跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2004年11月22日；167(4):757-67.
doi:10.1083/jcb.200405001。 Epub 2004年11月15日。

三维细胞外基质范围内MT1-MMP依赖性新生血管的形成

泰华春 1, 法里德·萨贝赫, 大田一郎, 海德维希·墨菲, 凯文·T·麦克唐纳, 肯·霍姆贝克, 亨宁·比克达尔·汉森, 爱德华·D·艾伦, 史蒂芬·J·维斯
附属公司

三维细胞外基质范围内MT1 MMP依赖性新生血管的形成

泰华春等。 J细胞生物学. .

摘要

在血管生成过程中，内皮细胞在主要由I型胶原组成的间质基质中启动组织无创程序。细胞外基质降解酶，包括基质金属蛋白酶（MMPs）MMP-2和MMP-9，被认为通过纤溶酶和/或膜型（MT）1-MMP依赖性过程激活后与细胞表面的对接位点结合，在血管生成中发挥关键作用。为了确定对新生血管形成至关重要的蛋白酶，建立了一个体外血管生成模型，其中基因靶向小鼠的组织外植体嵌入三维I型胶原基质中。出乎意料的是，MMP-2、MMP-9及其同源细胞表面受体（即β3整合素和CD44），nor纤溶酶原对胶原酶溶解活性、内皮细胞侵袭或新生血管形成至关重要。相反，膜锚定型基质金属蛋白酶（MT1-MMP）赋予内皮细胞在体外或体内富含胶原蛋白的环境中表达侵袭性和微管生成活性的能力，在促进新生血管形成中发挥着不可或缺的作用。

PubMed免责声明

数字

图1。
图1。
体外新生血管形成过程中的ECM重塑。（A） 小鼠主动脉环外植体新生血管的形成。在含有VEGF和HGF（各50 ng/ml）以及20%FBS的三维I型胶原凝胶（2.2 mg/ml）中培养2天后，血管壁相关细胞开始从基质嵌入的主动脉环（a；bar，500μm）迁移。星号表示主动脉外植体的位置，插图显示了I型胶原基质的扫描电子显微照片，突出了周围纤维凝胶（bar，5μm）的致密堆积。第5天（b）形成专利管状结构，PECAM-1阳性内皮细胞（c，绿色）包含形成的新生血管壁（c）。用DAPI（c；bar，100μm）将细胞核染成蓝色。通过相控显微镜，新形成的小管（血管边缘由箭头包围）允许隔离后留在主动脉环中的红细胞被动流出（d；bar，50μm）。新生血管萌芽的横截面显示，经过7天的培养期（e；bar，100μm）后，管状结构的直径发生了变化，而透射电子显微镜显示，内皮细胞排列在专利管腔（f，星号）上，周围环绕着周胞样附属细胞（箭头；bar，5μm）。（B） 左侧显示了I型胶原降解产物（绿色），这些降解产物围绕着新生血管，由针对胶原蛋白水解成四分之三和四分之一片段后生成的胶原蛋白新表位的抗体检测到。蛋白水解后的I型胶原变性产物显示在中间（红色）。与I型胶原裂解产物的产生同时，内皮细胞沉积IV型胶原基质（右；绿色）。细胞核用DAPI染色为蓝色。（C） μm的BB-94阻断新生血管的形成（新生血管长度从1079±20μ，n个=3），但以不受影响的方式从主动脉环分离plg公司−/−小鼠和培养在plg公司−/−7天孵育期后的血清。
图2。
图2。
MMP-2–β3整合素轴在毛细血管芽形成中的功能作用。（A） 对照窝鼠（左栏）和MMP-2缺失（右栏）主动脉环中的新生血管生长，这些主动脉环悬浮在I型胶原凝胶中，并在5%野生型或基质金属蛋白酶-2−/−分别在7天的孵育期后显示血清（顶部）。成熟新生血管的横截面突出显示了通过光学显微镜（中间；bar，100μm）或透射电子显微镜（TEM）分析（底部；bar，5μm）评估的几乎相同的小管形成模式。（B） 图中显示了第7天通过相控显微镜评估的野生型和β3整合素缺失小鼠主动脉环的毛细血管萌芽（上图）。野生型和β3-缺失型主动脉环毛细血管芽的横截面显示出相似的形态（底部）。
图3。
图3。
MMP-9和CD44缺失外植体的新生血管生长。（A） 通过相位对照显微镜（顶部）或苏木精和伊红（H&E）评估，悬浮在I型胶原凝胶中并用VEGF–HGF在5%自体血清中刺激的对照窝鼠（左侧）和MMP-9缺失小鼠主动脉环（右侧）的毛细血管生长在毛细血管数量、长度或形态上没有明显差异–第7天的染色横截面（底部）。（B） 第7天后通过相位控制显微镜（顶部）或H&E染色横截面（底部）评估A中制备的野生型和CD44缺失的主动脉外植体的毛细血管萌芽。（C）从基质金属蛋白酶-2−/−,β3整合素−/−,基质金属蛋白酶-9−/−、和CD44细胞−/−小鼠和在I型胶原蛋白凝胶中与5%自体血清中的VEGF–HGF孵育7天，表示为各自野生型同卵双胞胎的百分比对照（平均值±1 SD，n个= 4).
图3。
图3。
MMP-9和CD44缺失外植体的新生血管生长。（A） 通过相位对照显微镜（顶部）或苏木精和伊红（H&E）评估，悬浮在I型胶原凝胶中并用VEGF–HGF在5%自体血清中刺激的对照窝鼠（左侧）和MMP-9缺失小鼠主动脉环（右侧）的毛细血管生长在毛细血管数量、长度或形态上没有明显差异–第7天的染色横截面（底部）。（B） 第7天后通过相位控制显微镜（顶部）或H&E染色横截面（底部）评估A中制备的野生型和CD44缺失的主动脉外植体的毛细血管萌芽。（C）从基质金属蛋白酶-2−/−,β3整合素−/−,基质金属蛋白酶-9−/−、和CD44细胞−/−小鼠和在I型胶原凝胶中与5%自体血清中的VEGF–HGF孵育7天，表达为各自野生型同窝出生的小鼠的百分比对照（平均值±1 SD，n个= 4).
图4。
图4。
MMP-2和MMP-9在调节微血管内皮细胞的胶原蛋白溶解和胶原蛋白侵袭活性中的非本质作用。（A） 轻型控制，基质金属蛋白酶-2−/−，或基质金属蛋白酶-9−/−在含有VEGF–HGF和5%自体野生型或敲除血清的情况下培养7天，内皮细胞会局部降解荧光标记的I型胶原下层膜（～100μg）。胶原蛋白溶解活性区域表示为基质金属蛋白酶-2+/+,基质金属蛋白酶-2−/−,基质金属蛋白酶-9+/+、和基质金属蛋白酶-9−/−如MMP-2的合并图像所示，与上覆内皮细胞的下表面位置精确对应，即为阴性的、含有卵磷脂的细胞（右上图）。3μg/ml TIMP-2（右下）完全阻断了对照窝鼠和空白细胞的胶原蛋白分解活性。棒材，50μm。（B） 野生型微血管内皮细胞对三维胶原凝胶（2.2 mg/ml）的侵袭(基质金属蛋白酶-2+/+/C57BL6和基质金属蛋白酶-9+/+/129SvEv）、MMP-2–null或MMP-9–null小鼠在5%自体血清中与VEGF–HGF孵育5天后出现。内皮细胞侵袭对3μg/ml TIMP-1不敏感，但对3μg/ml TIMP-2完全抑制。棒材，50μm。（C） 孤立野生型的入侵活动，基质金属蛋白酶-2−/−，或基质金属蛋白酶-9−/−在不存在或存在BB-94、TIMP-1、TIMP-2或Ala-TIMP-2突变的情况下，培养5天后对内皮细胞进行定量。在两个实验中，结果显示为每个高功率场（hpf）中入侵细胞的平均数量。
图4。
图4。
MMP-2和MMP-9在调节微血管内皮细胞的胶原蛋白溶解和胶原蛋白侵袭活性中的非本质作用。（A） 轻型控制，基质金属蛋白酶-2−/−，或基质金属蛋白酶-9−/−在VEGF–HGF和5%自体野生型或敲除血清的存在下，经过7天的培养期，内皮细胞局部降解荧光标记的I型胶原膜（约100μg）。胶原蛋白溶解活性区域表示为基质金属蛋白酶2+/+,基质金属蛋白酶-2−/−,基质金属蛋白酶-9+/+、和基质金属蛋白酶-9−/−如MMP-2的合并图像所示，与上覆内皮细胞的下表面位置精确对应，即为阴性的、含有卵磷脂的细胞（右上图）。3μg/ml TIMP-2（右下）完全阻断了对照窝鼠和空白细胞的胶原蛋白分解活性。棒材，50μm。（B） 野生型微血管内皮细胞对三维胶原凝胶（2.2 mg/ml）的侵袭(基质金属蛋白酶-2+/+/C57BL6和基质金属蛋白酶-9+/+/129SvEv）、MMP-2–null或MMP-9–null小鼠在5%自体血清中与VEGF–HGF孵育5天后出现。内皮细胞侵袭对3μg/ml TIMP-1不敏感，但对3μg/ml TIMP-2完全抑制。棒材，50μm。（C） 孤立野生型的入侵活动，基质金属蛋白酶-2−/−，或基质金属蛋白酶-9−/−在不存在或存在BB-94、TIMP-1、TIMP-2或Ala-TIMP-2突变的情况下，培养5天后对内皮细胞进行定量。在两个实验中，结果显示为每个高功率场（hpf）中入侵细胞的平均数量。
图5。
图5。
MT1-MMP在新生血管形成、内皮细胞侵袭和胶原蛋白溶解活性中所需的作用。（A） 在含有VEGF–HGF和20%FBS（左）或5%自体血清（未描述）的I型胶原凝胶中培养7天后，从MT1-MMP–缺失小鼠分离的主动脉移植体显示出与野生型组织相比有缺陷的毛细血管萌芽（中间）。野生型和MT1-MMP–缺失主动脉环（分别位于右侧面板的左侧和右侧）的共同培养不会影响野生型或MT1-MMP-缺失外植体的发芽行为。（B） 磷脂染色的内皮细胞（绿色）限制了野生型胶原降解区，但不是MT1-基质金属蛋白酶−/−细胞在含有VEGF–HGF的I型胶原膜上在20%FBS中培养7天。Bar，10μm。插图显示了胶原蛋白溶解的多个部位的低倍图像，与在荧光标记的胶原蛋白凝胶（bar，50μm）上培养MT1-MMP阴性内皮细胞时观察到的完全没有降解有关。（C） 与野生型内皮细胞相比，MT1-基质金属蛋白酶−/−通过相控显微镜（bar，50μm）、H&E染色横截面（bar，500μm）或TEM分析（bar，5μm），在20%FBS存在下用VEGF–HGF培养7d后，细胞不会侵入3-D I型胶原凝胶（2.2 mg/ml）。箭头和星号表示侵入的位置百万分之一英里+/+内皮细胞。（D） 用天狼星红染色的富含I/III型胶原的人类真皮的无细胞外植体被GFP标记的对照内皮细胞浸润，但不被MT1-MMP缺失的内皮细胞浸润。双头箭头标记了植入内皮细胞单层下方的外植体组织的边界。棒材，100μm。
图6。
图6。
MT1-MMP阴性外植体和内皮细胞的纤维蛋白侵袭活性。（A） 当植入交联纤维蛋白（3.0 mg/ml）的三维凝胶中，并在5%小鼠血清中与VEGF–HGF培养7 D时，野生型和MT1-MMP–null外植体显示出可比较的新生血管外生长和小管生成活性，通过相控显微镜进行评估，H&E染色横截面（用箭头标记的代表性血管）或TEM分析（分别为中部和底部）。（B） 在含有VEGF–HGF和20%FBS的5天孵育期内，从野生型或MT1-MMP–阴性小鼠分离的内皮细胞以类似的方式侵入纤维蛋白基质（3.0 mg/ml）。典型的侵入细胞用箭头标记。（C） 来自野生型和MT1-MMP阴性小鼠的分离内皮细胞对纤维蛋白的侵袭具有可比性，在上述条件下培养5d后，1μg/ml TIMP-2而非1μg/ml TIMP-1可抑制纤维蛋白的侵入。结果显示为每hpf的入侵细胞数（两个实验中随机选择的10个场的平均值±1 SD）。
图6。
图6。
MT1-MMP阴性外植体和内皮细胞的纤维蛋白侵袭活性。（A） 当植入交联纤维蛋白（3.0 mg/ml）的三维凝胶中，并在5%小鼠血清中与VEGF–HGF培养7 D时，野生型和MT1-MMP–null外植体显示出可比较的新生血管外生长和小管生成活性，通过相控显微镜进行评估，H&E染色横截面（用箭头标记的代表性血管）或TEM分析（分别为中部和底部）。（B） 在含有VEGF–HGF和20%FBS的5天孵育期内，从野生型或MT1-MMP–阴性小鼠分离的内皮细胞以类似的方式侵入纤维蛋白基质（3.0 mg/ml）。典型的侵入细胞用箭头标记。（C） 来自野生型和MT1-MMP阴性小鼠的分离内皮细胞对纤维蛋白的侵袭具有可比性，在上述条件下培养5d后，1μg/ml TIMP-2而非1μg/ml TIMP-1可抑制纤维蛋白的侵入。结果显示为每hpf的入侵细胞数（两个实验中随机选择的10个场的平均值±1 SD）。
图7。
图7。
胶原蛋白溶解和I型胶原蛋白的逆转录病毒重建-MT1-MMP的侵袭活性-无内皮细胞。（A） 尽管MT1-基质金属蛋白酶−/−用对照cDNA转导的内皮细胞（左上图）在5%小鼠血清中用VEGF–HGF培养7天后，无法降解下层胶原膜，活性MT1-MMP的逆转录病毒重建可恢复胶原溶解活性MT1-基质金属蛋白酶−/−内皮细胞（顶部、中部）。用无催化活性的MT1-MMP转导的细胞电子/音频MT1-MMP的突变或跨膜缺失的可溶性形式溶胶)不显示胶原蛋白降解活性。鉴于百万分之一英里−/−内皮细胞可以通过表达MT2-MMP来拯救，MT3-MMP转导的细胞没有表现出溶胶原表型。棒材，50μm。（B） 胶原侵入活性MT1-基质金属蛋白酶−/−在含有VEGF–HGF和20%FBS的I型胶原三维凝胶（2.2 mg/ml）上培养7天的细胞，在用MT1-MMP或MT2-MMP转导后被挽救，而不是EGFP、MT1-MMPs溶胶，MT1-MMP电子/音频或MT3-MMP。MT1-MMP插入图显示野生型细胞（第1通道）、MT1-MMP-空内皮细胞（第2通道）和MT1-MMP-转导空细胞（第3通道）中内源性MT1-MMP的蛋白水平。MT2-MMP和MT3-MMP的插入物分别显示了野生型细胞（通道1）和逆转录病毒转导MT1-MMP、MT2-MMP-或MT3-MMP-后的MT1-MMP-空内皮细胞（通道2-4）中MT2-MMP和MT3-MMP的表达。（C） 11天龄CAM横截面的免疫荧光显微照片显示由I型和III型胶原组成的致密间质基质（顶部，左侧；条形，50μm）。MT1-基质金属蛋白酶+/+或MT1-基质金属蛋白酶−/−经三维培养后，用荧光微球（绿色）标记的内皮细胞分别侵入144±55μm和53±13μm的CAM间质（CAM表面由右侧的黑色箭头标记；顶部、中部、右侧和底部；条形，100μm）。GFP逆转录病毒基因转移突显了一组入侵细胞的形态MT1-基质金属蛋白酶+/+单元格(MT1公司+/+; 中排、左侧和中间；bar，20μm），形成管状结构（左箭头所示）。以虚线方框为界的显微照片部分被放大（中间），显示一组细长的内皮细胞（箭头）形成一个小管，细胞核通过Hoechst染色突出显示。GFP标记的形态MT1-基质金属蛋白酶−/−内皮细胞(MT1公司−/−)如图所示（中行，右侧）。逆转录病毒将MT1-MMP或MT2-MMP基因转移到MT1-基质金属蛋白酶−/−内皮细胞浸润分别增加到147±46μm和123±34μm。逆转录病毒将MT1-MMP或MT2-MMP基因转移到MT1-基质金属蛋白酶−/−内皮细胞浸润分别增加到147±46μm和123±34μm（平均值±1 SD，n个= 3). MT3-MMP-转导细胞的侵袭活性相对于MT1-基质金属蛋白酶−/−电池（即47±22μm，n个= 3).
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Andrews，K.L.、T.Betsuyaku、S.Rogers、J.M.Shipley、R.M.Senior和J.H.Miner。在阿尔波特综合征小鼠模型中，明胶酶B（MMP-9）在正常肾脏中不是必需的，也不影响肾脏疾病的进展。美国病理学杂志。157:303–311.-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Atkinson，S.J.、M.L.Patterson、M.J.Butler和G.Murphy。2001.膜型1基质金属蛋白酶和明胶酶A在细胞模型中协同降解1型胶原。FEBS信函。491:222–226.-公共医学
    1. Baluk，P.、W.W.Raymond、E.Ator、L.M.Coussens、D.M.McDonald和G.H.Caughey。基质金属蛋白酶-2和-9在支原体感染的气道中表达增加，但微血管重塑不需要。美国生理学杂志。肺细胞。摩尔生理学。第287页：第307页–第317页。-公共医学
    1. Bergers，G.、R.Brekken、G.McMahon、T.H.Vu、T.Itoh、K.Tamaki、K.Danzawa、P.Thorpe、S.Itohara、Z.Werb和D.Hanahan。基质金属蛋白酶-9在致癌过程中触发血管生成开关。自然细胞生物学。2:737–744.-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Berglin，L.、S.Sarman、I.van der Ploeg、B.Steen、Y.Ming、S.Itohara、S.Seregard和A.Kvanta。基质金属蛋白酶-2缺乏小鼠脉络膜新生血管膜形成减少。投资。眼科学。视觉。科学。44:403–408.-公共医学

出版物类型

MeSH术语