Die Expression von Junctional Adhesion Molecule-A auf humanen CD34+ Zellen fördert deren Adhäsion und Differenzierung zu endothelialen Progenitorzellen

Abstract

Hintergrund: Geweberegeneration und Gefäßreparatur sowie die Neoangiogenese, z.B. nach Myokardinfarkt, sind Kaskaden, die eine initiale Festadhäsion zirkulierender Progenitorzellen an die Gefäßwand und im Anschluss eine Differenzierung jener Progenitorzellen zu Endothelzellen beinhalten. Es wurde bereits in der Literatur beschrieben, dass Thrombozyten, die ersten Zellen an Ort und Stelle eines Gefäßschadens, diese zirkulierenden Progenitorzellen rekrutieren und dass sie auf ihrer Oberfläche unter anderem Junctional Adhesion Molecule-A (JAM-A) exprimieren. JAM-A ist ein Zelladhäsionsmolekül, das bekanntermaßen am Aufbau von Tight-Junctions beteiligt ist und auch bei Entzündungsreaktionen eine Rolle spielt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Rolle von JAM-A in der von Thrombozyten induzierten Adhäsion und konsekutiven Differenzierung humaner CD34+ Progenitorzellen zu endothelialen Vorläuferzellen zu evaluieren.

Methoden und Ergebnisse: CD34+ Zellen adhärieren auf immobilisierten Thrombozyten unter statischen- sowie unter dynamischen Bedingungen, wie wir in statischen Adhäsions Assays und in der Flusskammer zeigen konnten. Die Rolle von JAM-A in der von Thrombozyten induzierten Adhäsion wurde dabei durch neutralisierende lösliche Proteine (sJAM-A-Fc) und blockierende monoklonale Antikörper (anti-JAM-A) untersucht. Vorinkubationen mit sJAM-A-Fc oder aber anti-JAM-A resultierten dabei in einer signifikant erniedrigten Adhäsion humaner CD34+ Zellen an Thrombozyten. Humane CD34+ Zellen exprimieren weiterführend selbst in hohem Maße JAM-A, wie wir durch Durchflusszytometrie und Immunoblots beweisen konnten. Da JAM-A sowohl homophile JAM-A – JAM-A Interaktionen, als auch heterophile Liganden Interaktionen, z.B. mit LFA-1 (alpha(L) beta(2) Integrin) eingeht, untersuchten wir welche Interaktion hierbei eine Rolle spielt. Die Adhäsion von CD34+ Zellen an immobilisiertem JAM-A konnte dabei durch beides, sowohl anti-JAM-A als auch Antikörper gegen LFA-1, inhibiert werden. Colony Forming Unit Assays zeigten, dass Präinkubationen mit löslichem JAM-A-Fc die durch Thrombozyten vermittelte Differenzierung von CD34+ Zellen zu endothelialen Progenitorzellen signifikant reduziert. Darüber hinaus förderte immobilisiertes JAM-A-Fc die Differenzierung von hierauf applizierten CD34+ Zellen zu endothelialen Progenitorzellen, ähnlich stark wie immobilisiertes Fibronektin. Die Verifizierung der Differenzierung zum endothelialen Phänotyp wurde dabei durch einen Multimarkeransatz mittels Durchflusszytometrie und RT-PCR durchgeführt. Außerdem wurde eine Immunfluoreszenzfärbung für den Von-Willebrand Faktor durchgeführt. In Scratch Assay Versuchen zeigten wir weiterhin, dass eine Blockierung von JAM-A in einer verminderten CD34+ Zell-induzierten Reendothelialisierung, nach einer Verletzung, führt.

Diskussion: Zusammengefasst zeigen diese Ergebnisse, dass die Expression von JAM-A auf CD34+ Zellen deren Adhäsion an immobilisierte Thrombozyten und konsekutive Differenzierung zu endothelialen Progenitorzellen in vitro vermittelt. Beides sind potentiell wichtige Schritte in der Gefäßregeneration

Background: Tissue healing and vascular regeneration is a multistep process requiring firm adhesion of circulating progenitor cells to the vascular wall and their further differentiation into endothelial cells. It has been recently reported that platelets recruit circulating progenitor cells and that they express the junctional adhesion molecule-A (JAM-A), which is a cell adhesion molecule involved in inflammation. The aim of the present study was to investigate the role of JAM-A on platelet-mediated adhesion and differentiation of human CD34+ cells into endothelial progenitor cells.

Methods and Results: CD34+ cells adhere over platelets adherent on collagen under static and flow conditions. The role of JAM-A in platelet-induced adhesion was investigated by using a neutralizing soluble protein (sJAM-A-Fc) and a blocking mAb (anti-JAM-A). Treatment with sJAM-A-Fc resulted in a significantly decreased adhesion of human CD34+ cells to platelets. Human CD34+ cells express at a high level JAM-A, as defined by flow cytometry and immunoblot. Adhesion of CD34+ cells to immobilized JAM-A was inhibited by a neutralizing antibody to JAM-A or to LFA-1 (LFA-1 (alpha(L) beta(2) Integrin). Colony forming unit assays revealed that treatment with sJAM-A-Fc, but not with sJAM-C-Fc or control-Fc, significantly reduced the platelet-mediated differentiation of CD34+ cells to endothelial progenitor cells. Moreover, immobilized JAM-A-Fc promoted the differentiation of CD34+ cells into endothelial progenitor cells in a similar manner like immobilized fibronectin. Verification of differentiation to endothelial progenitor cells was conducted through a multimarker approach by flow cytometry and RT-PCR. Blockage of JAM-A resulted in decreased CD34+ cell-induced re-endothelialisation, as shown by endothelial injury assays in vitro.

Conclusions: Together these results indicate that the expression of JAM-A on CD34+ cells mediates adhesion to immobilized platelets and differentiation into endothelial progenitor cells, a mechanism potentially involved in vascular regeneration.