Open Access

Ulrich Rochwalsky

• S1P ist ein bioaktives Lipid, welches die Migration und Proliferation von Endothelzellen durch die Aktivierung des S1P-Rezeptors (EDG-Rezeptor) mit beeinflusst. Auch bei der SDF-1 induzierten Migration und beim Knochenmarkshoming von CD34+ Zellen spielt S1P eine Rolle. FTY720 ist ein synthetisches Analogon von S1P. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass endotheliale Progenitor Zellen (EPCs), gewonnen aus Patienten mit einer vorbestehenden KHK, durch Inkubation von S1P oder FTY720, verbesserte Neovaskularisation in der hinterlaufischämischen, athymischen Nacktmaus zeigen. Demgegenüber war die endogene Neovaskularisationkapazität, bei induzierter Hinterlaufischämie, von Mäusen mit S1P3 -/- stark eingeschränkt im Vergleich zu den Wildtyp-Varianten. Auch vermindert war der Blutfluß von Knochenmarkszellen, gewonnen aus S1P3 -/- Mäusen, transplantiert in hinterlaufischämische, athymische Nacktmäuse. Die Behandlung der KMZs mit S1P-Rezeptor- Agonisten führte zu keiner gesteigerten Erholung des Blutflusses. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass S1P und FTY720 den CXCR4-Rezeptor und JAK2 phosphorylieren. Ebenfalls aktiviert wird die Src-Kinase. Bei Verwendung von Zellen, gewonnen aus CXCR4 +/- Mäusen, zeigt die Inkubation von S1P oder FTY720 keine Verbesserung in der Invasions- und Neovaskularisationskapaziät. Durch Vorinkubation des Src-Kinase-Familien-Inhibitors PP2 konnte aufgezeigt werden, dass die Phosphorylierung von CXCR4 von der Src-Familie abhängig ist. Auch funktionell betrachtet, führt die Vorinkubation von PP2 zu einer ausgeprägten Erniedrigung der Invasionskapazität bei Inkubation mit S1PRezeptoragonisten. In Knochenmarkszellen, gewonnen aus S1P3 -/- Mäusen, kommt es zu keiner Src-Kinase-Phosphorylierung. Auch kommt es in den embryonalen Mausfibroblasten (MEF-Zellen) zu keiner JAK2-Kinase-Phosphorylierung, nach Inkubation von einem S1P-Rezeptoragonisten. Auf diesen Zellen wird kein S1P3-Rezeptor exprimiert, wie FACS-Analysen zeigten. Dies spricht für eine Aktivierung des CXCR4-Rezeptors über den S1P3-Rezeptor. Diese Doktorarbeit zeigt, dass S1P und FTY720 den CXCR4-Signalweg beeinflussen. So könnten sie bei Zelltherapiestudien als pharmakologisches Mittel benutzt werden, um die in ihrer Funktion eingeschränkten EPCs oder KMZs von Patienten mit einer bestehenden KHK zu verbessern.
• Sphingosine-1-phosphate (S1P) is a bioactive lipid, which influences migration and proliferation of endothelial cells through activation of S1P receptors (EDG Receptor). It also supports SDF-1 induced migration and bone marrow homing of CD34+ Progenitors. FTY720 is a synthetic analog of S1P. This thesis shows that incubation of Endothelial Progenitor Cells (EPCs) harvested from patients with a Coronary Artery Disease (CAD) improves neovascularization in ischemic hind limbs from athymical nude mice. Related, endogenous neovascularisation capacity was dramatically reduced in induction of hindlimb ischemia in mice with S1P3 -/-, compared to the wildtype mice. Also reduced was blood flow recovery from S1P3 -/- bone marrow – derived cells (BMC), transplanted into ischemic hind limb nude mice. Of note, treatment of BMCs derived from S1P3 -/- mice with S1P did not rescue blood flow recovery. In this study it is shown that S1P and FTY720 induces phosphorylation of CXCR4 and JAK2. Src Kinase is also activated. The contribution of CXCR4 for S1P-mediated effects was further supported by the findings that S1P preincubation failed to stimulate invasion and neovascularisation capacity of BMCs from CXCR4 +/- mice. Pre-treatment with Src Kinase Inhibitor PP2 showed, that phosphorylation of CXCR4 is dependent on the Src Kinase Family. The invasion capacity of the BMCs pre-treated with PP2 and incubated with S1P is also reduced. On embryonic mousefibroblasts (MEF-Cells) were no activation of JAK2-Kinase by S1P, because there is no S1P3- Receptor expressed, which was shown by FACS Analysis. The activation of the CXCR4 signaling by S1P is mediated via the S1P3 receptor, since S1P-induced Src phosphorylation was abrogated in EPC from S1P3 -/- mice. This thesis shows that S1P agonists might serve as a sensitizer of CXCR4-mediated signaling. It could be applied in clinical progenitor cell therapy to improve EPC or BMC function in patients with CAD.