Eine Induktion von Nrf2-abhängiger Hämoxigenase-1 (HO-1) begünstigt die Angiogenese in HUVECs (Human Umbilical Vein Endothelial Cells)

Einleitung:

Der Transkriptionsfaktor Nrf2 (Nuclear factor-erythroid 2-related factor 2) reguliert die Transkription eine vielzahl von Genen antioxidativ wirkender Enzyme. Es ist bekannt, dass Nrf2 induzierte Redox-Signale zu einer beeinträchtigten Invasion der extravillösen Trophoblasten in early-onset IUGR assoziiert mit Präeklampsie beitragen kann. Ein Zusammenhang zwischen Nrf2 und dem vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor VEGF wurde ebenfalls diskutiert. Dieser Effekt wird durch die Hämoxigenase-1 (HO-1) und dessen Metabolit CO vermittelt. Um die Interaktion zwischen dem Nrf2-Signalweg und dem Angiogeneseprozess zu beurteilen, wurde der Effekt der Nrf2 Aktivierung auf die Expression der pro- und antiangiogenetischen Faktoren (VEGF und seinem Decoy-Rezeptor, den löslichen Rezeptor sFlt-1 (fms-like Tyrosin Kinase-1)) untersucht.

Methodik:

Der Effekt von Nrf2 auf die Angiogenese wurde mittels der Zelllinie BeWo und primären, humanen Endothelzellen (Human Umbilical Vein Endothelial Cells: HUVEC) untersucht; Analysen wurden mittels ELISA, Scratch- und Tube Formation-Assay durchgeführt. Migrations- und Tube-Formation Assays wurden mit der Zugabe des Nrf2 Aktivators Sulforaphan oder ohne Zusätze durchgeführt.

Ergebnisse:

Die Aktivierung von HO-1 über Nrf2 führte zu einer signifikanten Zunahme der Expression von VEGF (VEGF: Kontrolle 11,61 pg/ml ± 0,205; Sulforaphan stimulierte Zellen 21,46 pg/ml ± 0,6869 p < 0,005), bei gleichzeitiger verminderter Freisetzung des Decoy-Rezeptors sFlt-1 im Überstand der behandelten Zellen (sFlt-1 Kontrolle 100,3 pg/ml ± 6,4, H2O2 behandelte Zellen 1500,023 ± 64 und Co-stimulation mit H₂O₂ und Sulforaphan 1200 pg/ml ± 19,75 p < 0,01.) Die Hochregulation von HO-1/CO führte zu verstärkter Tube-Formation und Migration der Endothelzellen. Dieser Effekt konnte durch Zugabe von Haemoglobin und Protporphyrin IX Zinc (II) gehemmt werden.

Schlussfolgerung:

Die Aktivierung des Tanskriptionsfaktors Nrf2 und dessen Zielprotein HO-1 induziert die Expression von VEGF in vitro. Unsere Studie zeigt, dass die Freisetzung von sFlt-1 nach der Behandlung mit dem Nrf2 Induktor Sulforaphan reduziert werden kann. Dies zeigt, dass die Nrf2 Aktivierung während des ersten Schwangerschaftstrimesters das Imbalanz zwischen pro- und anti-angiogene Faktoren während der Präeklampsie, verbesseren könnte.