Wachstumsfaktor-induzierte Stimulation der Proteoglykansynthese in Kornea-Endothelzellen

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Biosynthese von Wachstumsfaktoren durch Kornea-Endothelzellen, ihre Bindung an subendotheliale Heparansulfat-Proteoglykane der extrazellulären Matrix und ihre Bedeutung für den Stoffwechsel von Endothelzellen und der Deszemet-Membran stehen in engem Zusammenhang mit der Frage einer klinischen Anwendung von Wachstumsfaktoren zur Förderung von Reparaturprozessen des Kornea-Endothels nach chirurgischen Eingriffen, bei Kornea-Erkrankungen oder Hornhauttransplantationen.

Methode: Nach metabolischer Markierung kultivierter Kornea-Endothelzellen vom Rind mit den Radionukliden [³⁵S]Sulfat und [³H]Glucosamin wurden die Effekte von humanem (rekombinantem) basischen Fibroblasten-Wachstumsfaktor und endogenem Kornea-Endothel-Wachstumsfaktor auf Zellteilung und Synthese von Proteoglykanen und Glykosaminoglykanen untersucht.

Ergebnisse: Unter dem stimulierenden Einfluß des basischen Fibroblasten-Wachstumsfaktors werden nicht nur die Proliferation, sondern auch die Syntheserate sulfatierter Proteoglykane gesteigert und deren Verteilungsmuster zugunsten einer vermehrten Produktion von Proteohe-paransulfat verschoben. Auch endogene Wachstumsfaktoren, die von kultivierten Endothelzellen nach der Synthese in der extrazellulären Matrix in inaktiver Form deponiert, aber durch Abbau mit Heparansulfat-spaltenden Enzymen freigesetzt werden können, haben einen stimulierenden Effekt auf die Proteoglykansynthese. Durch Vorinkubation der endogenen Wachstumsfaktoren mit Antikörpern gegen den basischen Fibroblasten-Wachstumsfaktor kann dieser Effekt aufgehoben werden.

Schlußfolgerung: Die Resultate zeigen die Bedeutung exogener bzw. endogener Wachstumsfaktoren für die Erhaltung bzw. Rekonstitution der einzelligen Schicht des Kornea-Endothels und der Deszemet-Membran sowie für die Biosynthese zeilassoziierter und Deszemet-Membran-integrierter Makromoleküle vom Proteoglykantyp.

Summary

Background: Cultured bovine corneal endothelial cells (CEC) synthesize heparan sulfate and dermatan sulfate containing proteoglycans and distribute them between different compartments.

Methods and Results: [³⁵S]sulfate labelled proteoglycans are found associated with the cell layer, secreted into the culture medium and deposited into the underlaying extracellular matrix.

In the presence of basic fibroblast growth factor (bFGF) -a strong mitogen for CEC - subconfluent cells incorporate [³⁵S]sulfate into the sulfated proteoglycans at a rate three times higher as compared with the proteoglycans of CEC in the absence of bFGF. The enhanced proteoglycan synthesis is accompanied with a shift in the proteoglycan distribution pattern. While in control cells the cell-associated heparan sulfate accounts for about 30% of the total glycos-aminoglycans under the influence of bFGF the HS percentage increases to =60%.

Conclusions: CEC synthesize and deposit endogenous bFGF into the extracellular matrix. Heparitinase treatment of the extracellular matrix releases bFGF activity which is able to stimulate the ^3lS incorporation into proteoglycans in a comparable manner as exogenous bFGF but does not influence the proteoglycan distribution pattern. Pretreat-ment of the matrix-bound bFGF activity with polyclonal antibodies against bFGF abolishs its stimulating activity.

Basischer Fibroblasten-Wachstumsfaktor (bFGF) - Kornea-Endothel-Zellen (CEC) - Phosphatge-pufferte Salzlösung (PBS)

Basic-fibroblast growth factor (bFGF) - Corneal endothelial cells (CEC) - Phosphate-buffered salt solution (PBS)