5. Wachstumsfaktoren

Jede Angiogenese ist abhängig von Wachstumsfaktoren, sowie den entsprechenden Rezeptorstellen innerhalb des Gewebes. Wachstumsfaktoren sind Proteine, die auf mannigfaltige Weise die Proliferation von Zellen beeinflussen (Amann et.al. 2000).

Die Regulation der Vaskulogenese und Angiogenese der Plazenta sind essentielle Komponenten der plazentaren Entwicklung (Ahmed 1997, Clark et.al. 1998, Demir et.al. 1989). Zahlreiche Studien konnten eine Abhängigkeit der plazentaren Entwicklung von Wachstumsfaktoren nachweisen (Cattini et.al. 1991, Wolf et.al. 1991, Graham et.al. 1992).

Der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF), spielt bei der Angiogenese eine wesentliche Rolle, stellt er doch einen endothelzellspezifischen Wachstums- und Permeabilitätsfaktor dar (Ferrara und Davis-Smyth 1997, Folkman und Shing 1992; Heits et.al. 1998; Park et.al. 1994; Sanger et.al. 1983, Wheeler et.al. 1995). Er wirkt chemotaktisch auf Makrophagen und Endothelzellen und erhöht die Gefäßdurchlässigkeit. Er löst Zell-Zell-Kontakte nach Rezeptorbindung auf (Fenestration) und hat eine signifikante Wirkung hinsichtlich der Erhöhung der Permeabilität und übertrifft hier sogar Histamin (Cheung et.al. 1995, Cheung 1997, Senger et.al. 1990). Durch die Permeabilitätserhöhung entsteht ein perifokales Ödem. Daraus folgt ein Übertritt von Plasmabestandteilen in das Gewebe, mit der Folge der erleichterten Migration junger Endothelzellen in das Gewebe. VEGF stellt, im Gegensatz zu anderen proangiogenen Mediatoren, ein endothelzellspezifisches Mitogen dar. Nur Endothelzellen proliferieren in Anwesenheit von VEGF (Ahmed et.al. 1995, Sharkey et.al. 1994, Shore et.al. 1997, Wheeler et.al. 1995).

VEGF ist ein dimeres Glykoprotein von 34-43 kDa (Jensen 1998, Neufeld et.al. 1999). Das humane VEGF-Gen ist auf dem Chromosom 6p12-p21 lokalisiert. VEGF ist ein dimeres Glykoprotein mit zwei Untereinheiten. Der alternative Name ist „vaskulärer Permeabilitätsfaktor“ (Keck et.al. 1989). VEGF mobilisiert intrazelluläres Ca2+, induziert den Plasminogen-Aktivator und den Urokinase Rezeptor sowie die Synthese des Plasminogen Aktivator Inhibitors-1. Er stimuliert den Hexose Transport in Endothelzellen. Bis 2000 waren 5 Unterformen (Splice-Varianten) von VEGF bekannt. Diese differieren in ihrer Molekülmasse. Endothelzellen binden primär an die 165 Aminosäure Form von VEGF (VEGF165). Alle Splice-Varianten haben jedoch eine prinzipiell gleiche Wirkung auf Endothelzellen, jedoch mit unterschiedlicher Affinität zur Zelloberfläche (Clark et.al. 1998, Dvorak et.al. 1995, Houck et.al. 1991, Neufeld et.al. 1999).

Die mRNA für VEGF wurde in Fibroblasten, Monozyten, Makrophagen, Mastzellen, T-Lymphozyten, Leberzellen, Lungengewebe, Neuroektodermalzellen, Myozyten sowie in zahlreichen Tumorzellen nachgewiesen. Interleukin-1ß, TGF-ß, Östrogene und Prostaglandin-E fördern die VEGF-Freisetzung, TNF-alpha und Dexamethason hemmen sie (Conolly et.al. 1989, Leung et.al. 1989). Den größten Einfluß auf die VEGF-Synthese haben aber das lokale Sauerstoff- und Glukoseangebot. VEGF spielt eine wesentliche Rolle in der Entwicklung des vaskulären Systems sowohl der Embryonalentwicklung als auch im adulten Organismus, [Seite 16↓]während der Wundheilung, bei der Vaskularisierung von Tumoren und bei der Gefäßneubildung in ischämischen Organen. VEGF kann zahlreiche Funktionen der Endothelzellen aktivieren, darunter die Proliferation, die Migration und die Stickstoffmonoxid-Freisetzung (Kroll und Waltenberger 2000).

VEGF ist ein multifunktionales Polypeptid, welches nicht nur die oben besprochenen Wirkungen auf Endothelzellen ausübt, sondern darüberhinaus die Bildung der Kollagenase IV unterstützt (Knoll et.al. 1992, Pepper et.al. 1991). Die Funktion als angionetischer Faktor und als potentester Induktor einer gesteigerten Kapillarpermeabilität und eines Gewebeödems trifft nicht nur für Tumorödeme, sondern auch für Ödeme im Rahmen von chronisch entzündlichen Prozessen zu (Hyder et.al. 1996, Iruela-Arispe und Dvorak 1997, Kemp et.al. 2001, Shifren et.al. 1994, Wang et.al. 1996).

Eine Deletion des VEGF Allels führt zur Störung der Blutgefäßentwicklung und zum intrauterinen Tod im spätestens mittleren Gestationsalter (Carmeliet et.al. 1996). Die Expression von Wachstumsfaktoren ist essentiell für das Tumorwachstum. Wird das VEGF Signal inhibiert, stellt sich ein vermindertes Tumorwachstum ein (Kim et.al. 1993, Neufeld et.al. 1999). Das Expressionmuster von VEGF und seiner Rezeptoren während der Embryogenese zeigt, daß Ligand und Rezeptor eine wichtige Rolle während der Entwicklung des vaskulären Systems spielen (Ferrara und Davis-Smyth 1997, Keck et.al. 1989, Leung et.al. 1989). VEGF-mRNA wird sowohl in villösen Trophoblastzellen und Makrophagen exprimiert, als auch im Implantationsbett des Endometriums sowie während der Embryogenese von Endodermzellen im Dottersack (Ahmed 1997, Ahmed et.al. 1995, Breier 2000, Clark et.al. 1998, Sharkey et.al. 1994). Unter seiner Mitwirkung migrieren die Angioblasten und formieren sich zu Gefäßen. VEGF scheint zudem eine Signalfunktion zwischen dem implantierten Embryo sowie den vaskulären Strukturen im maternalen Endometrium auszuüben (Sherer und Abulafia 2001). In der späteren Entwicklung der Plazenta zeigen die Kapillaren in den sich entwickelnden Organen die Expression von VEGF und seiner Rezeptoren, so daß eine parakrine, VEGF abhängige, Blutgefäßentwicklung postuliert wird (Carmeliet et.al. 1996). Sowohl in der frühen als auch späteren Schwangerschaft zeigen sich Endothelzellen im villösen Stroma. Diese differenzieren zu Kapillaren und exprimieren sowohl VEGF als auch dessen Rezeptoren (Demir et.al. 1989, Vuckovic et.al. 1996, Clark et.al. 1998).

VEGF wird in zahlreichen Zellkompartimenten der Plazenta exprimiert, u.a. in [Seite 17↓]Endothelzellen, Hofbauerzellen des Zottenstromas, Fibroblasten und Trophoblastzellen (Ahmed et.al. 1995, Klagsbrun und D`Amore 1991, Brigstock 1991, Reynolds et.al. 1992, Vuorela et.al. 1997, Peters et.al. 1993, Cheung et.al. 1995).

In adulten Geweben ist VEGF nur schwach nachweisbar. Makrophagen, T-Lymphozyten, Fibroblasten, Muskelzellen und Endothelzellen sind unter pathologischen Bedingungen, wie der Myokardischämie, der Arteriosklerose, der Retinopathie, der Arthritis und der Wundheilung aber auch bei der Tumorangiogenese in der Lage, VEGF und seine Rezeptoren in großer Zahl zu exprimieren. Unter pathophysiologischen Bedingungen, z.B. nach einem Myokardinfarkt, wurde ein signifikanter Anstieg des VEGF-Spiegels im Serum beobachtet (Kranz et.al. 1999). Diese Daten dokumentieren die Bedeutung des VEGF-Systems während der Reparation und der pathologischen Neovaskularisation (Folkman 1995).

Die Hypoxie ist das stärkste Signal zur Induktion der VEGF-Genexpression in vitro und in vivo (Schweiki et.al. 1992, Banai et.al. 1994, Breier 2000). Die Hypoxie führt sowohl zu einer verstärkten Expression als auch zu einer Stabilisierung der VEGF-mRNA (Ikeda et.al. 1995, Plate et.al. 1992, Brown et.al. 1993, Takahashi et.al. 1994). Die verstärkte Expression wird durch eine Reihe von Proteinen, wie der Hypoxie-induzierbaren Faktoren (HIF) und des von-Hippel-Lindau Genproduktes (VHL) vermittelt. HIF-lα kann an den Promotor des VEGF-Agens binden und eine verstärkte Expression von VEGF induzieren (Levy et.al. 1996).VEGF wird seinerseits durch eine Reihe inflammatorischer Zytokine und Wachstumsfaktoren reguliert, die dadurch auf Entzündungsprozesse und Wundheilung Einfluß nehmen. Eine Reduktion der Aktivität von VEGF konnte dagegen unter hyperoxischen Bedingungen nachgewiesen werden (Ahmed und Kilby 1997, Shore et.al. 1997).

Auf der Suche nach den Rezeptoren für VEGF konnten die Rezeptor-Tyrosin-Kinasen Flk- 1, (fetal liver kinase-1 oder kinase-insert domain containing receptor, syn. „KDR“) und Flt- 1, (fms-like receptor tyrosine kinase), identifiziert und charakterisiert werden (Matthews et.al.1991, Terman et.al. 1991 und 1992, De Vries et.al. 1992, Waltenberger et.al. 1994, Millauer et.al. 1993, Shibuya et.al. 1990). Rezeptor-Tyrosin-Kinasen sind Enzyme und [Seite 18↓]beteiligt an der Proteinphosphorylierung bei der Signalübertragung. Die Bindung von VEGF an seine Rezeptoren bewirkt eine Tyrosinphosphorylierung intrazellulärer Funktionsproteine und damit eine Erhöhung der zytosolischen Calciumkonzentration (Heits et.al. 1998).

Durch diese Phosphorylierung von Tyrosinresten in den Zielproteinen aktivieren sie direkt das Zellwachstum und die Differenzierung. Die aktivierten Rezeptoren können in der Endothelzelle zahlreiche Proteine durch Kaskaden von Phosphorylierungsreaktionen aktivieren und so spezifische Signalwege im Endothel aktivieren (Kroll und Waltenberger 2000). Beide Rezeptoren besitzen eine weitgehende Sequenzhomologie (Fiedler et.al. 2001). Flk-1 und Flt- 1 bestehen aus mehreren Immunglobulin-ähnlichen Domänen, einer Transmembran-Domäne und einer intrazellulären Juxtamembran-Domäne sowie einer Tyrosinkinase-Domäne, die durch ein Insert von ca. 100 Aminosäuren unterbrochen ist. Bindungsstudien zeigen, daß VEGF mit hoher Affinität an die Rezeptoren bindet und deren intrazelluläre Tyrosin-Kinase-Domäne aktiviert (Waltenberger et.al. 1994). Beide Rezeptoren werden mit wenigen Ausnahmen endothelspezifisch und fast ausschließlich an der Oberfläche von Endothelzellen exprimiert (Ferrara und Davis-Smyth 1997, Kranz et.al. 1999).

Die VEGF-Rezeptoren sind in Trophoblastzellen der normalen Plazenta in allen Trimestern der Schwangerschaft nachweisbar (Bogic et.al. 2000, Shiraishi et.al. 1996; Heits et.al. 1998; Shore et.al. 1997; Burton et.al. 1996; Karimu und Burton 1995). Shore und Mitarbeiter wiesen 1997 VEGF und Flt-1 an isolierten Zyto- und Synzytiotrophoblastzellen in der Nother-blot-Analyse und mittels der RT-PCR in reifen Plazenten nach (Shore et.al. 1997).

Flt-1 und Flk-1 konnten zudem in Monozyten, Mesangiumzellen der Niere, hämatopoetischen Stammzellen und Megakaryozyten nachgewiesen werden (Charnock-Jones et.al. 1994, Barleon et.al. 1996, Takahashi et.al. 1995). Ähnlich wie beim Ligand VEGF ist die Expression von KDR unter Hypoxie verstärkt (Waltenberger et.al. 1996). Knock-out Experimente für Flk- 1, und Flt- 1 zeigten, daß beide Rezeptoren eine wichtige, aber differierende Funktion während der Embryogenese besitzen (Fong et.al. 1999, Shalaby et.al. 1995).

Flk- 1 ist notwendig für die Bildung von Endothelzellen und hämatopoetischen Zellen während der Vaskulogenese. Er ist nach heutigem Kenntnisstand vor allem zur Formierung der Blutinseln und für die Hämatopoese nötig. Flk-1 knock-out Mäuse sterben während der Embryonalentwicklung, ca. am 9. Tag. Die Embryonen besitzen keine Endothelzellen und [Seite 19↓]können keine Blutinseln im Dottersack bilden. Blutgefäße im Dottersack fehlen bei Flk-1-Defekt und hämatopoetische Stammzellen sind in der Zahl deutlich reduziert (Shalaby et.al. 1995).

Flt-1 kommt hingegen die entscheidende Rolle bei der endothelialen Organisation während der Gefäßentwicklung zu (Mustonen und Alitalo 1995, Shore et.al. 1997, Winther et.al. 1999). Flt- 1 knock-out Mäuse sterben ebenfalls etwa am Tag 9 der Embryogenese, bilden Endothelzellen, weisen jedoch eine generelle Fehlorganisation der Endothelzellen auf, was mit einer gestörten Vaskulogenese assoziiert ist (Fong et.al. 1999, Mustonen und Alitalo 1995; Neufeld und Cohen 1999, Shore et.al. 1997; Winther et.al. 1999).

Endothelzellen reagieren auf eine Hypoxie mit reduziertem Wachstum, in Anwesenheit von Makrophagen (Hofbauer-Zellen in der Plazenta) jedoch mit gesteigerter Proliferation und nachfolgender Kapillarsprossung. Als endothelzellmitogener Wachstumsfaktor der Makrophagen wurde der primäre Fibroblastenwachstumsfaktor (basic fibroblastic growth factor, bFGF) identifiziert (Brigstock 1991, Zheng et.al. 1997). BFGF gehört zur Familie der Fibroblasten-Wachstumsfaktoren, welche insgesamt neun Mitglieder umfaßt (Thomas 1987, Burgess und Maciag 1989, Pötgens et.al. 1995).

Er ist ein angiogener Wachstumsfaktor, unter dessen Wirkung es in Organen und Tumoren zur Proliferation der Gefäßzellen und zum Zellwachstum kommt. Exprimiert wird bFGF in der Plazenta von Endothelzellen und glatten Muskelzellen der plazentaren Gefäße, daneben von Langerhanszellen, einschließlich der sich entwickelnden Zytotrophoblastzellen (Ferriani et.al. 1994, Crescimanno et.al. 1995, Hamai et.al. 1998). BFGF entfaltet seine Wirkung insbesondere unter hypoxischen Bedingungen. In der Plazenta verschmälert sich unter der Hypoxie die Zytotrophoblastdicke, mit Verkürzung der Diffusionsstrecke (Cattini et.al. 1991, Uhlrich et.al. 1991, Schulze-Osthoff et.al. 1990).

BFGF ist ein mitogenes heparin-bindendes Polypeptid. In der Plazenta existieren zwei molekulare Formen mit Molekülmassen von 16400 Dalton und 18000 Dalton, jedoch der gleichen N-terminalen Nukleotidsequenz (Uhlrich et.al. 1991). Es existieren verschiedene Subtypen von bFGF, alle jedoch mit der gleichen biologischen Aktivität. Die prädominante Form beinhaltet 155 Aminosäuren (Pötgens et.al. 1995). BFGF induziert die DNA Synthese und Proliferation von mesodermalen und neuroektodermalen Zellen. Epithelzellen werden zur [Seite 20↓]Motilität, Migration und Differenzierung angeregt. Weiterhin werden epitheliale Zellen durch bFGF zur Expression spezifischer Proteasen stimuliert, die in die Degradation der

Basalmembran involviert sind. BFGF ist somit ein potenter angiogener Wachstumsfaktor (Flaumenhaft et.al. 1992, Montesano et.al. 1986). Der primäre fibroblasten Wachstumsfaktor (bFGF) wurde in zahlreichen Zellen nachgewiesen: in Hautzellen, Gehirn, Leber, in Komponenten des männlichen und weiblichen Genitaltrakt, im Intestinum, endokrinen Zellen und lymphoidem Gewebe (Hughes und Hall 1993, Cordon et.al. 1990, Schulze-Osthof et.al. 1990). Die Immunreaktivität gegenüber bFGF zeigte sich sowohl in der extrazellulären Matrix als auch in der Basalmembran von Blutgefäßen (Pötgens et.al. 1995).

BFGF findet sich in zahlreichen Organen, soliden Geweben und Tumoren (Cattini et.al. 1991, Rifkin und Moscatelli 1989). Es zeigt Charakteristika klassischer Polypeptidhormone, etwa die Einflußnahme auf zelluläre Funktionen über einen Rezeptor-vermittelten Weg (Klagsbrun 1989, Cattini et.al. 1991). Eine Überexpression von bFGF wurde in neoplastischen Geweben beobachtet, so beispielsweise in Phäochromozytomen, Nierenzellkarzinomen, Harnblasenkarzinomen, Astrozytomen, hepatozellulären Karzinomen und Malignomen des Gastrointestinaltraktes (Statuto et.al. 1993, Singh et.al. 1994, Allen und Maher 1993, Brem et.al. 1992, Li et.al. 1994, Ohtani et.al. 1993, Blam et.al. 1988). Regelhafte Fibroblasten aber auch solche in aggressiven Fibromatosen sowie atypische Fibrozyten aus Fibrosarkomen exprimieren ebenfalls bFGF (Kandel et.al. 1991).

BFGF ließ sich in Studien in Trophoblastzellen nachweisen, ebenso in Endothelzellen, glatten Muskelfasern und Makrophagen des Zottenstromas, betont im distalen Zottenabschnitt (Hamai et.al. 1998, Mühlhauser et.al. 1996). BFGF stimuliert Endothelzellen und induziert vor allem die Produktion von Proteasen, wie etwa den Plasminogen-Aktivator und Kollagenase, welche die Penetration neuer Gefäße in die extrazelluläre Matrix fördert (Mignatti et.al. 1992, Pierce et.al. 1992). Experimentelle Untersuchungen wiesen einen essentiellen Einfluß von bFGF bei der Angiogenese der Plazenta nach (Cattini et.al. 1991, Hamai et.al. 1998). Unter hypoxischen Bedingungen hat bFGF einen proliferativen Effekt auf Endothelzellen. Hierunter ist die Expression von Zytokinen in Makrophagen deutlich erhöht (Ogawa et.al. 1991, Shreeniwas et.al. 1991).

BFGF-Rezeptoren

Zwei Rezeptoren wurden für bFGF nachgewiesen. Diese gehören der Familie der Rezeptor Tyrosinkinasen an. BFGF interagiert mit dem FGFR-1 (flg) und FGFR-2 (bek). Diese Rezeptoren enthalten 1-3 extrazelluläre Domänen (Jaye et.al. 1992, Fantl et.al. 1993). Untersuchungen mit den Rezeptoren für bFGF wurden im Rahmen der hier betrachteten Studien nicht durchgeführt, auf eine ausführliche Beschreibung dieser Bindungsstellen wird daher verzichtet.

Neben den beschriebenen Wachstumsfaktoren spielt eine weitere Familie von Proteinen hinsichtlich der Gefäßentwicklung in der Plazenta eine wesentliche Rolle, das Angiopoietin-System. Auch diese Familie ist, wie das VEGF-System, endothelzellspezifisch (Marme 2001).

Primärer Schrittmacher von Angiopoietin ist die Gewebehypoxie (Geva und Jaffe 2000). Ihr Ansatzpunkt kommt in einer zeitlich späteren Phase der Gefäßentwicklung zum Tragen, in einer Phase, in der bereits Gefäße entwickelt sind (Breier 2000, Beck und D`Amore 1997). Im Unterschied zu Störungen im VEGF-System ist die Zahl der Endothelzellen hier nicht reduziert.

Das Angiopoietin-1 Gen ist auf dem Chromosom 8 lokalisiert und kodiert ein 498-Aminosäuren Glykoprotein (Geva und Jaffe 2000). Das Angiopoietin-2 Gen ist ebenfalls auf dem Chromosom 8 lokalisiert und zeigt in 60% eine Homologie mit Angiopoietin-1. Angiopoietin-2 ist als Antagonist von Angiopoietin-1 anzusehen, es destabilisiert die Gefäße und kann einen Gefäßabbau einleiten, indem Angiopoietin-2 die durch Angiopoietin-1 induzierte Phosphorylierung intrazellulärer Funktionsproteine durch Blockierung des Rezeptors inhibiert. Angiopoietin-2 ist nicht in der Lage die Proliferation von Endothelzellen zu induzieren. Durch Angiopoietin-2 werden aber das „Sprouting“ und die Migration der Gefäßendothelien angeregt (Mueller et.al. 2000).

Die Expression der beiden gegensätzlich wirkenden Angiopoietine stellt ein genau ausgewogenes Verhältnis an Faktoren dar, das für die Balance zwischen physiologischer und [Seite 22↓]pathologischer Angiogenese mitverantwortlich ist (Otani et.al. 1999). Die beschriebenen Angiopoietine wurden bereits in Endometriumszellen und in Zyto- und Synzytiotrophoblastzellen nachgewiesen (Geva und Jaffe 2000).

Das Angiopoietin-System spielt eine wichtige Rolle bei der Zell-Zell-Interaktion des vaskulären Systems, mit Wirkungsschwerpunkt auf dem Zusammenspiel zwischen glatten Muskelzellen und Perizyten (Loughna und Sato 2001).

Im ersten Schwangerschaftstrimester wurden beide Angiopoietine sowie der Angiopoietin-Rezeptor, Tie-2 (siehe 5.3.2) in Trophoblastzellen nachgewiesen. Angiopoietin-2 stimuliert die DNA-Synthese der Trophoblastzellen, während Angiopoietin-1 als ein potenter chemotaktischer Faktor für Trophoblastzellen fungiert (Dunk et.al. 2000). Angiopoietin-1 wurde in Zyto- und Synzytiotrophoblastzellen nachgewiesen, vor allem im paravaskulären Zottenstroma der Stammzotten, als Hinweis für die wesentliche Funktion der Gefäßreifung (Dunk et.al. 2000). Angiopoetin-2 wird von allen Plazentazotten exprimiert, betont im perivaskulären Stroma, in Endothelzellen auch kleiner Kapillaren. In Studien konnte nachgewiesen werden, daß Angiopoietin-2 im mütterlichen Serum in Fällen von intrauteriner Wachstumsretardierung deutlich reduziert ist (Dunk et.al. 2000).

Das Angiopoietin-System spielt hinsichtlich der Gefäßentwicklung in der Plazenta eine wesentliche Rolle. Angiopoietine führen zur Ausreifung und Stabilität junger Kapillaren bzw. Gefäßsprossen (Beck und D`Amore 1997, Krikun et.al. 2000, Otani et.al. 1999). Embryonen mit Defekten dieses Systems zeigen ein Fehlen der regelhaften Ausbildung eines Kapillarnetzes im Gewebe. (Krikun et.al. 2000, Otani et.al. 1999). Angiopoietin-1 entfaltet seine Wirkung in einer zeitlich späteren Phase der Gefäßentwicklung als VEGF und bFGF, in einer Phase, in der bereits Gefäße entwickelt sind. Im Unterschied zu bFGF zeigen Embryonen mit Störungen des Angiopoietin-Systems ein Fehlen der regelhaften Ausbildung eines Kapillarnetzes im Gewebe. Dies deutet darauf hin, daß Reifung und Stabilität der Gefäße beeinflußt werden (Krikun et.al. 2000). Angiopoietine wurden in Endometriumszellen und in Zyto- bzw. Synzytiotrophoblastzellen nachgewiesen, so daß die geplanten Untersuchungen innerhalb von Chorangiomen aussagefähige Ergebnisse erwarten ließen.

Angiopoietine sind Wachstumsfaktoren, die die Angiogenese durch Aktivierung oder Blockierung des Angiopoietin-Rezeptors Tie-2 ( Tie = tunica interna endothelial cell kinase)

regulieren, einem Rezeptor aus der Gruppe der Tyrosin-Kinasen mit Beziehung zu

Endothelzellen (Otani et.al. 1999, Loughna und Sato 2001, Breier 2000). Tie-2 wird in Endothelzellen exprimiert, sowohl während der embryonalen Entwicklung als auch im adulten Organismus (Breier 2000). Beide Angiopoietine sind in der Lage an den Angiopietin-Rezeptor zu binden, doch nur Angiopoietin-1 ist zur Phosphorylierung des Rezeptors bemächtigt (Loughna und Sato 2001). Angiopoietin-1 ist für die Stabilisierung der Gefäße unter homöostatischen Bedingungen verantwortlich, es phosphoryliert den Angiopoietin-Rezeptor Tie-2 in Endothelzellkulturen (Marme 2001, Otani et.al. 1999). Unter der Wirkung von Angiopoietin-1 kommt es zur Bildung eines Gefäßnetzes. Durch Bindung von Angiopoietin-1 an den Rezeptor Tie-2 wird dessen zytoplasmatische Tyrosinkinase aktiviert (Geva und Jaffe 2000).

Kompetitiv zu Angiopoietin-1 kann Angiopoietin-2 an den Rezeptor binden. Angiopoietin-1 phosphoryliert den Rezeptor, während Angiopoietin-2 als ein Antagonist anzusehen ist.

Diese Bindung führt dazu, daß Angiopoietin-1 vom Rezeptor verdrängt und die Tyrosinkinase inaktiviert wird (Marme 2001).

Tie-2 ist wichtig für die Differenzierung der Endothelzellen und für die Stabilität der Gefäßwand. Tie-1 mRNA zeigt eine gesteigerte Expression in abnormen Gefäßen, bspw. bei vaskulären Malformationen oder Defekten der Perizyten (Beck und D`Amore 1997). Tie-2 wurde nachgewiesen in Blutgefäßen der Decidua, in Blutgefäßen des Dottersackes und in Zyto- und Synzytiotrophoblastzellen (Goldman-Wohl et.al. 2000).

Embryonen mit Defekten des Tie-2/ tunica interna endothelial cell kinase zeigen ein Fehlen der regelhaften Ausbildung eines Kapillarnetzes im Gewebe. Dies deutet darauf hin, daß das Tie-2-System die Reifung und die Stabilität der Gefäße beeinflußt (Geva und Jaffe 2000, Krikun et.al. 2000). Experimente zeigten, daß die Ausschaltung des Angiopoietin/Tie-Systems analog zur VEGF/VEGF-Rezeptor-Familie einen antitumoralen Effekt hat, wobei hier ein synergistischer Effekt beider Familien von Bedeutung zu sein scheint (Marme 2001).

Eine große Bedeutung im angiogenen Prozeß spielen der plättchen-assoziierte- Wachstumsfaktor (PDGF) sowie der PDGF-Rezeptor. PDGF ist ein 30 kDa Protein mit zwei Peptid-Ketten. Die für unsere Studie interessante B-Kette stimuliert, mit dem entsprechenden Rezeptor, PDGFR-ß, mesenchymale Zellen (Lohmann et.al. 2000). Das Protein PDGF beinhaltet eine Familie mit mehreren Heterodimeren. Sämtliche der drei Isoformen wirken im wesentlichen auf die gleichen Zellen. Die Gene der PDGF Isoformen sind auf den Chromosomen 7 und 22 lokalisiert (Heldin und Westermark 1999). Die PDGF-B Kette ist lokalisiert auf dem Chromosom 22 (Jensen 1998).

PDGF ist ein mitogener Wachstumsfaktor, ihm wird eine evidente Rolle im angiogenen Prozeß zugeschrieben, hauptsächlich in Zusammenhang mit der gerichteten Zellbewegung nach Stimulation mit chemischen Reizen (Lohmann et.al. 2000). PDGF wird von zahlreichen Zellen exprimiert, insbesondere von Endothelzellen, und wirkt primär auf Fibroblasten und glatte Muskelzellen (Hellström et.al. 2001, Heldin und Westermark 1999). Zudem waren PDGF-B sowie der zugehörige Rezeptor PDGF-ß in folgenden Zellen nachweisbar: Fibroblasten, Leydigzellen, Mesangiumzellen der Niere, glatte Muskelzellen, Endothelzellen, Astrozyten, Makrophagen und Megakaryozyten (Heldin und Westermark 1999).

PDGF wirkt auf die Gefäße über die Stimulation der Endothelzellen und Gefäßwandzellen (Nakagawa et.al. 1999, Somjen et.al. 1999). PDGF ist einer der stärksten Vasokonstriktoren. Darüber hinaus stimuliert PDGF die Zellbewegung durch Chemotaxis (Benirschke und Kaufmann 1995).

PDGF hat einen schwächeren angiogenen Effekt als VEGF (Battegay et.al. 1994). Es wirkt auf die Entwicklung von Perizyten und hat damit einen wesentlichen Einfluß auf die strukturelle Integrität von Blutgefäßen. Daneben wirkt PDGF auf den Tonus von Blutgefäßen und hat Einfluß die Wundheilung betreffend (Crosby et.al. 1998). PDGF stimuliert die Chemotaxis von Fibroblasten und glatten Muskelzellen sowie von neutrophilen Granulozyten und Makrophagen. Es stimuliert Makrophagen zur Sekretion weiterer Wachstumsfaktoren (Heldin und Westermark 1999). Die Expression wird in Mesenchymzellen, Makrophagen sowie in Endothelzellen gesteigert durch externe Stimuli, wie der Hypoxie (Amann et.al. 2000, Fujii et.al. 1999, Reneker und Overbeck 1996). Eine verstärkte Expression findet sich [Seite 25↓]in der Schwangerschaft. PDGF-B sowie der PDGF-Rezeptor-ß fördern die plazentare Angiogenese, bei Proliferation der Endothelien kleiner Gefäße (Holmgren et.al. 1991).

PDGF übernimmt elementare Funktionen in der Embryogenese, insbesondere im Hinblick auf die Stimulation des Wachstums der Nieren, Lungen und des ZNS. So wurde eine defiziente Expression in Zusammenhang mit Entwicklungsdefekten dieser Organe beschrieben (Heldin und Westermark 1999).

PDGF interagiert mit seinen Zielzellen durch Aktivierung eines der beiden Rezeptoren „alpha“ oder „beta“ („ß“). Die primär stimulierten Fibroblasten und glatten Muskelzellen verfügen über eine höhere Zahl von ß-Rezeptoren. Beide Rezeptoren haben ein Molekulargewicht von 170- 180 kDa (Heldin und Westermark 1999). Die Gene des in den folgenden Studien untersuchten Rezeptors PDGF-ß liegen auf dem Chromosom 5. Nach Aktivierung des Rezeptors-ß werden die Zielzellen zum Wachstum stimuliert, zur Chemotaxis und zur Mobilisation von intrazellulärem Calcium. Die Expression der PDGF-Rezeptoren innerhalb der Gewebe ist nicht konstant. So ließen sich erhöhte Konzentrationen während entzündlicher Vorgänge nachweisen (Rubin et.al. 1988).

Der PDGF-Rezeptor-ß wurde u.a. in folgenden Zellen gefunden: Fibroblasten, Leydigzellen, Mesangiumzellen der Niere, glatte Muskelzellen, Endothelzellen, Astrozyten, Makrophagen und Megakaryozyten (Heldin und Westermark 1999).