Dokument: Role of integrin-linked kinase (ILK) in VEGFR3 signaling and lymphatic vascular growth

Titel:	Role of integrin-linked kinase (ILK) in VEGFR3 signaling and lymphatic vascular growth
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=45935
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20190605-095010-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Urner, Sofia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,99 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.05.2018 / geändert 09.05.2018
Beitragende:	Prof. Dr. Eckhard Lammert [Gutachter] Prof. Dr. Gödecke, Axel [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Das Lymphgefäßsystem ist essentiell für die Aufrechterhaltung der Flüssigkeitshomöostase im Körper. Nicht-funktionierende Lymphgefäße sind deshalb mit pathologischen Zuständen, wie der Entwicklung eines Lymphödems, verbunden. Des Weiteren zeigten aktuelle Studien, dass Lymphgefäßveränderungen mit kardiovaskulären Erkrankungen, insbesondere dem Herzinfarkt, zusammenhängen. Daher ist das Verständnis der regulatorischen Prozesse des Lymphgefäßwachstums von großer Wichtigkeit. Das Lymphgefäßwachstum wird über den hauptsächlich in lymphatischen Endothelzellen (LECs) exprimierten vaskulären endothelialen Wachstumsrezeptor 3 (VEGFR3) reguliert. Die Signalaktivität des VEGFR3 kann entweder durch Bindung von Liganden wie den vaskulären endothelialen Wachstumsfaktoren (VEGF)-C oder -D induziert werden oder durch mechanische Stimulation, bei der β1 Integrine involviert sind. Als Folge wird die Tyrosin Phosphorylierung von VEGFR3 induziert, welche dazu führt, dass LECs überleben, migrieren sowie proliferieren. In dieser Arbeit wurde insbesondere die Rolle der ‚integrin-linked kinase’ (ILK) in der Signalaktivierung von VEGFR3 sowie im Lymphgefäßwachstum untersucht. Hierfür haben wir Mausembryonen mit einer endothelialen Deletion des Ilk Gens, adulte Mäuse mit einer durch Tamoxifen induzierten Ilk Deletion in LECs sowie adulte humane LECs mit ausgeschaltetem ILK untersucht. Erstaunlicherweise konnten wir dabei ILK als einen kritischen Inhibitor der VEGFR3 Signalaktivität, LEC Proliferation sowie des Lymphgefäßwachstums identifizieren. Desweitern deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass ILK die Interaktionen zwischen VEGFR3 und β1 Integrin verhindert, wodurch die β1 Integrin-induzierte VEGFR3 Signalaktivität unterdrückt wird. Dies wurde insbesondere durch genetische Experimente verdeutlicht, in denen wir Mausembryonen mit endothelialer Deletion von Ilk sowie Itgb1 untersuchten. Da ILK ein Bestandteil des ILK/PINCH/parvin (IPP) Komplexes ist, haben wir zusätzlich Mausembryonen mit endothelialer Deletion des Parva Gens untersucht. Diese zeigten, dass auch α-parvin in die Regulation der LEC Proliferation sowie des Lymphgefäßwachstums involviert ist. Um zu verstehen, in welchem physiologischen Kontext ILK die VEGFR3 Signalaktivität reguliert, haben wir außerdem humane LECs mechanisch gestreckt, welches dazu geführt hat, dass ILK vom β1 Integrin dissoziierte, während jedoch die Interaktionen zwischen VEGFR3 und β1 Integrin erhöht wurden. Zuletzt haben wir die Rolle von ILK ebenfalls im Lymphgefäßwachstum unter pathologischen Bedingungen untersucht und fanden heraus, dass ILK auch das Wachstum der Herzlymphgefäße nach einem Herzinfarkt reguliert. Zusammenfassend beschreibt meine Arbeit zum ersten Mal eine essentielle Rolle von ILK in der Regulierung der VEGFR3 Signalaktivität, LEC Proliferation sowie des Lymphgefäßwachstums unter embryonalen, physiologischen und pathologischen Gegebenheiten. Darüber hinaus schlägt sie einen neuartigen Mechanismus vor, wie β1 Integrin-vermittelte VEGFR3-Signale im Gleichgewicht gehalten werden, um ein exzessives Lymphgefäßwachstum zu verhindern. The lymphatic vasculature is part of the circulatory system, and critically required for the maintenance of fluid homeostasis in the body. Dysfunctional lymphatic vasculature therefore is associated with pathological conditions like lymphedema. Further, several recent studies provided evidence that lymphatic vascular remodeling is highly associated with cardiovascular disease, such as myocardial infarction (MI). Therefore, it is essential to understand the underlying regulatory processes of lymphatic vascular growth. Lymphatic vascular growth is critically regulated by the vascular endothelial growth factor receptor 3 (VEGFR3), which is highly expressed by lymphatic endothelial cells (LECs). VEGFR3 signaling can be ligand-induced, such as by binding of the vascular endothelial growth factor (VEGF)-C or -D, as well as mechano-induced via β1 integrin. As a consequence, VEGFR3 tyrosine phosphorylation is induced, which leads to LEC survival, migration, and proliferation. In this study, we focused on analyzing the role of integrin-linked kinase (ILK), which is known to bind to β1 integrin, in VEGFR3 signaling and lymphatic vascular growth. We analyzed mouse embryos with endothelial cell-specific Ilk-deficiency, adult mice with tamoxifen-induced LEC-specific deletion of Ilk, and adult human LECs upon silencing of ILK. Surprisingly, we found that ILK is a critical inhibitor of VEGFR3 tyrosine phosphorylation, LEC proliferation and lymphatic vascular expansion. Our results further indicate that ILK prevents VEGFR3 and β1 integrin interaction, thereby inhibiting β1 integrin-mediated VEGFR3 signaling, as supported by our genetic rescue experiments, in which we analyzed mouse embryos with endothelial cell-specific deletion of both Ilk and Itgb1. Since ILK is often described as the central component of the ILK/PINCH/parvin (IPP) complex, we also investigated mouse embryos with endothelial cell-specific deletion of Parva, which indicate that α-parvin is also involved in regulating LEC proliferation and lymphatic vascular growth during embryonic development. Next, we aimed to define the physiological mechanism of how ILK regulates VEGFR3 signaling. We used adult human LECs for mechanical stretch experiments, which revealed that ILK dissociates from β1 integrin upon stretch, while interactions between VEGFR3 and β1 integrin increase. Finally, we analyzed the role of ILK in lymphatic vascular growth during pathological conditions, and found that ILK also controls cardiac lymphatic vascular expansion following MI. In summary, my thesis is the first study to describe that ILK plays an essential role in regulating VEGFR3 signaling, LEC proliferation, and thus lymphatic vascular growth during developmental, physiological and pathological conditions. In addition, it provides a new mechanism of how β1 integrin-mediated VEGFR3 signaling might be kept in balance in order to prevent lymphatic vascular overgrowth.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	05.06.2019
Dateien geändert am:	05.06.2019
Promotionsantrag am:	05.03.2014
Datum der Promotion:	19.02.2018