OMIM Eintrag – * 188060 – THROMBOSPONDIN I; THBS1

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Thrombospondin I ist ein multimodulares sekretiertes Protein, das mit der extrazellulären Matrix assoziiert ist und eine Vielzahl von biologischen Funktionen besitzt, einschließlich einer starken antiangiogenen Aktivität. Andere Thrombospondingene umfassen die Thrombospondine II (THBS2; 188061), III (THBS3; 188062) und IV (THBS4; 600715).

Thrombospondin (THBS) ist ein homotrimeres Glykoprotein mit disulfidgebundenen Untereinheiten von 180 kD. THBS wurde zuerst als Bestandteil des Alpha-Granulats von Thrombozyten beschrieben, das bei der Thrombozytenaktivierung freigesetzt wird. Es ist mit der Thrombozytenmembran in Gegenwart von zweiwertigen Kationen assoziiert und spielt eine Rolle bei der Thrombozytenaggregation. THBS ist jedoch nicht auf Thrombozyten beschränkt. Es wird synthetisiert und für den Einbau in die extrazelluläre Matrix durch eine Vielzahl von Zellen, einschließlich Endothelzellen, Fibroblasten, glatte Muskelzellen und Typ-II-Pneumozyten sezerniert. THBS bindet Heparin, Sulfatide, Fibrinogen, Fibronektin, Plasminogen und Typ-V-Kollagen. In: Dixit et al. (1986) berichteten über die Charakterisierung einer cDNA, die die N-terminalen 376 Aminosäurereste von humanem THBS kodiert. Asch et al. (1987) identifizierten ein 88-kD-Glykoprotein, aus dem sie schlossen, dass es als zellulärer THBS-Rezeptor fungiert. Frazier (1987) untersuchte die molekulare Struktur von Thrombospondin.

Hirose et al. (2008) detektierten spezifische und hohe Expressionsniveaus von THBS1 und THBS2 im menschlichen Bandscheibengewebe.

De Fraipont et al. (2000) maßen die cytosolischen Konzentrationen von 3 Proteinen, die an der Angiogenese beteiligt sind, nämlich Plättchen-abgeleiteter Endothelzellwachstumsfaktor (PDECGF; 131222), VEGFA (192240) und THBS1 in einer Reihe von 43 menschlichen sporadischen Nebennierenrindentumoren. Die Tumoren wurden als Adenome, Übergangstumoren oder Karzinome klassifiziert. Die PDECGF / Thymidinphosphorylase-Spiegel unterschieden sich in diesen 3 Gruppen nicht signifikant. Einhundert Prozent der Adenome und 73% der Übergangstumoren wiesen VEGFA-Konzentrationen unter dem Schwellenwert von 107 ng/g Protein auf, wohingegen 75% der Karzinome VEGFA-Konzentrationen über diesem Schwellenwert aufwiesen. In ähnlicher Weise zeigten 89% der Adenome THBS1-Konzentrationen über dem Schwellenwert von 57 mikrog / g Protein, während nur 25% der Karzinome und 33% der Übergangstumorproben dies taten. Die IGF2 (147470) -Überexpression, eine häufige genetische Veränderung von Nebennierenrindenkarzinomen, korrelierte signifikant mit höheren VEGFA- und niedrigeren THBS1-Konzentrationen. Die Autoren folgerten, dass eine Abnahme der THBS1-Expression ein Ereignis ist, das einer Zunahme der VEGFA-Expression während der Progression des adrenokortikalen Tumors vorausgeht. Die Population von prämalignen Tumoren mit niedrigen THBS1- und normalen VEGFA-Spiegeln könnte ein selektives Ziel für antiangiogene Therapien darstellen.

Natürliche Inhibitoren der Angiogenese sind in der Lage, die pathologische Neovaskularisation zu blockieren, ohne das vorbestehende Gefäßsystem zu schädigen. In: Volpert et al. (2002) zeigten, dass 2 solcher Inhibitoren, Thrombospondin I und vom Pigmentepithel abgeleiteter Faktor (172860), die Spezifität für die Remodellierung von Gefäßen aus ihrer Abhängigkeit von Fas / Fas-Liganden (134637; 134638) -vermittelte Apoptose zur Blockierung der Angiogenese ableiten. Beide Inhibitoren hochregulierten FasL auf Endothelzellen. Die Expression des essentiellen Partners von FasL, des Fas-Rezeptors, war bei ruhenden Endothelzellen und Gefäßen gering, wurde jedoch durch Induktoren der Angiogenese stark verstärkt, wodurch die stimulierten Zellen spezifisch für die Apoptose durch inhibitorgeneriertes FasL sensibilisiert wurden. Die antiangiogene Aktivität von Thrombospondin I und vom Pigmentepithel abgeleitetem Faktor war sowohl in vitro als auch in vivo von dieser dualen Induktion von Fas und FasL und der daraus resultierenden Apoptose abhängig. In: Volpert et al. (2002) kam zu dem Schluss, dass dieses Beispiel der Zusammenarbeit zwischen pro- und antiangiogenen Faktoren bei der Hemmung der Angiogenese eine Erklärung für die Fähigkeit von Inhibitoren liefert, Remodeling-Kapillaren zur Zerstörung auszuwählen.

Volpert et al. (2002) fanden heraus, dass Id1 (600349) ein potenter Inhibitor der Tsp1-Transkription in embryonalen Fibroblasten von Mäusen ist. In Id1-Null-Mäusen führte eine hochregulierte Expression von Tsp1 zu einer Unterdrückung der Angiogenese.

Chemotherapeutika, die chronisch an tumortragende Mäuse verabreicht werden, wobei ein häufiger Zeitplan in Dosen verwendet wird, die wesentlich niedriger sind als die maximal tolerierte Dosis (d. H. metronomische Dosierung), können anhaltende und starke antiangiogene Wirkungen hervorrufen, indem sie auf Endothelzellen neu wachsender Tumorblutgefäße abzielen. Bocci et al. (2003) fanden heraus, dass eine längere Exposition von Endothelzellen in vitro gegenüber niedrigen Konzentrationen mehrerer verschiedener Krebsmedikamente eine deutliche Induktion von Tsp1 verursachte. Ein Anstieg des zirkulierenden Tsp1 wurde auch im Plasma von humanen tumortragenden Mäusen mit schwerer kombinierter Immunschwäche festgestellt, die mit metronomischem niedrigdosiertem Cyclophosphamid behandelt wurden. Die antiangiogenen und antitumoralen Wirkungen von niedrig dosiertem kontinuierlichem Cyclophosphamid gingen bei Tsp1-Null-Mäusen verloren, während diese Wirkungen bei Verwendung einer maximal tolerierten Dosis desselben Arzneimittels erhalten blieben. Bocci et al. (2003) kamen zu dem Schluss, dass TSP1 ein sekundärer Mediator der antiangiogenen Wirkungen zumindest einiger niedrig dosierter metronomischer Chemotherapien ist.

Christopherson et al. (2005) fanden heraus, dass unreife, aber nicht reife Astrozyten TSP1 und TSP2 exprimierten und diese TSPs die Synaptogenese des Zentralnervensystems (ZNS) in vitro und in vivo förderten. TSPs induzierten ultrastrukturell normale Synapsen, die präsynaptisch aktiv, aber postsynaptisch still waren, und arbeiteten zusammen mit anderen, noch nicht identifizierten, von Astrozyten abgeleiteten Signalen, um funktionelle Synapsen zu erzeugen. Diese Studien identifizierten TSPs als ZNS-synaptogene Proteine, lieferten Beweise dafür, dass Astrozyten wichtige Beiträge zur Synaptogenese innerhalb des sich entwickelnden ZNS leisten, und schlugen vor, dass TSP1 und TSP2 als permissiver Schalter wirken, der die ZNS-Synaptogenese beschleunigt, indem sie es neuronalen Molekülen ermöglichen, sich innerhalb eines bestimmten Fensters der ZNS-Entwicklung zu Synapsen zusammenzusetzen.

Isenberg et al. (2005) fanden heraus, dass endogenes Tsp1 die angiogene Reaktion auf Stickoxid (NO) in Mausmuskel-Explantat-Assays begrenzte. In menschlichen Nabelvenen-Endothelzellen war TSP1 ein potenter Antagonist von NO-induzierter Chemotaxis, Adhäsion und Proliferation. TSP1 antagonisierte diese cGMP-abhängigen endothelialen Reaktionen auf NO sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der cGMP-Signalisierung.

Ridnour et al. (2005) fanden heraus, dass eine langsame und verlängerte Freisetzung von NO in verschiedenen Konzentrationen eine dreiphasige Reaktion in der TSP1-Proteinexpression in menschlichen Nabelvenen-Endothelzellen hervorrief. Die Expression von TSP1 nahm bei 0,1 mikromolarem NO ab, erholte sich bei 100 mikromolarem NO und nahm bei 1.000 mikromolarem NO wieder ab. Dieselben Bedingungen führten zu einem dosisabhängigen Anstieg der TP53 (191170) -Phosphorylierung und zu inversen biphasischen Reaktionen von ERK (siehe ERK1 oder MAPK3; 601795) und MAP-Kinase-Phosphatase-1 (DUSP1; 600714). Die wachstumsstimulierende Aktivität von niedrig dosiertem NO und die Unterdrückung der TSP1-Expression waren beide ERK-abhängig. Ridnour et al. (2005) kam zu dem Schluss, dass zwischen NO und TSP1 dosisabhängige positive und negative Rückkopplungsschleifen bestehen.

Unter Verwendung von cDNA-Mikroarrays haben Thakar et al. (2005) fanden heraus, dass Tsp1 das Transkript war, das die höchste Induktion nach 3 Stunden nach Ischämie / Reperfusionsverletzung (IR) in Ratten- und Mausnieren zeigte. Die Northern-Blot-Analyse zeigte, dass die Tsp1-Expression zu Studienbeginn nicht nachweisbar war, nach 3 und 12 Stunden induziert wurde und nach 48 Stunden Reperfusion zum Ausgangswert zurückkehrte. Die immunzytochemische Färbung zeigte, dass verletzte proximale Tubuli die vorherrschende Expressionsstelle von Tsp1 bei IR-Verletzungen waren und dass Tsp1 mit aktivierter Caspase-3 kolokalisiert war (600636). Die Zugabe von gereinigtem Tsp1 zu normalen proximalen Tubuluszellen der Rattenniere oder zu Zellen, die einer in vitro induzierten ATP-Depletion ausgesetzt waren, und das Knockout von Tsp1 bei Mäusen boten einen signifikanten Schutz gegen IR-verletzungsinduziertes Nierenversagen und tubuläre Schäden. In: Thakar et al. (2005) kamen zu dem Schluss, dass TSP1 ein Regulator der ischämischen Schädigung der Niere ist und eine Rolle in der Pathophysiologie des ischämischen Nierenversagens spielt.

Taxane wie Taxol und Docetaxel sind eine Familie von Chemotherapeutika, die antineoplastische Wirkungen gegen eine Vielzahl von Krebsarten haben. In: Lih et al. (2006) zeigten, dass die Hochregulierung von TXR1 (PRR13; 610459) die Taxan-induzierte Apoptose in Tumorzellen durch transkriptionelle Herunterregulierung der Produktion von TSP1 behinderte. Verminderte TXR1-Spiegel oder Behandlung mit TSP1 oder einem TSP1-mimetischen Peptid sensibilisierten Zellen für Taxan-Zytotoxizität durch Aktivierung der Signalisierung durch CD47 (601028), während Interferenzen mit der CD47-Funktion den Taxan-induzierten Zelltod reduzierten. Die zelluläre Häufigkeit von TXR1 und TSP1 variierte umgekehrt, und die Taxolzytotoxizität zeigte eine negative Korrelation mit der TXR1-Expression und eine positive Korrelation mit der TSP1-Expression in 13 von 19 untersuchten Krebszelllinien. In: Lih et al. (2006) kam zu dem Schluss, dass TXR1 ein Regulator der TSP1-Produktion ist.

Staniszewska et al. (2007) identifizierten humanes THBS1 als Liganden für Alpha-9 (ITGA9; 603963) / Beta-1 (ITGB1; 135630) Integrin und identifizierten eine Integrin-Bindungsstelle innerhalb der N-terminalen Domäne (NTD) von THBS1. Bindung des NTD an humane dermale mikrovaskuläre Endothelzellen, die Alpha-9 / Beta-1-Integrin exprimieren, aktivierte Signalproteine wie ERK1 / ERK2 (MAPK1; 176948) und Paxillin (PXN; 602505). Die Blockierung von Alpha-9 / Beta-1-Integrin durch monoklonale Antikörper oder Schlangengift-Disintegrin hemmte die Zellproliferation und die NTD-induzierte Zellmigration. Die THBS1-NTD induzierte auch eine Neovaskularisation in Tiermodellsystemen, und diese proangiogene Aktivität wurde durch Alpha-9 / Beta-1-Inhibitoren inhibiert.

Wolf et al. (1990) zeigten, dass die sich wiederholenden Typ-I-Untereinheiten von Thrombospondin durch symmetrische Exons codiert werden und dass die Heparin-bindende Domäne durch ein einzelnes Exon codiert wird. Die THBS1-Nachricht wird von 21 Exons codiert.

Durch in situ Hybridisierung, Jaffe et al. (1990) kartierten das THBS1-Gen auf menschliches 15q15 und das verwandte Gen auf Mauschromosom 2 (Region F). In: Wolf et al. (1990) lokalisierte das THBS1-Gen zu 15q11-qter durch südliche Analyse von Mensch-Nagetier-somatischen Zellhybriden.

Um die Funktion von Thrombospondin I in vivo zu untersuchen, Lawler et al. (1998) störte das Thbs1-Gen durch homologe Rekombination im Mausgenom. Thrombozyten aus diesen Mäusen hatten einen vollständigen Mangel an Thbs1-Protein; Die Thrombin-induzierte Thrombozytenaggregation war jedoch nicht vermindert. Die defizitären Mäuse zeigten eine leichte und variable lordotische Krümmung der Wirbelsäule, die von Geburt an offensichtlich war. Sie zeigten auch eine Zunahme der Anzahl der zirkulierenden weißen Blutkörperchen, wobei Monozyten und Eosinophile den größten prozentualen Anstieg aufwiesen. Obwohl andere Hauptorgane keine Anomalien zeigten, die mit einer hohen Expression von Thbs1 in der Lunge übereinstimmten, Lawler et al. (1998) beobachteten Anomalien in der Lunge der Mäuse, denen Thbs1 fehlte. Umfangreiche akute und chronische Pneumonie mit Neutrophilen und Makrophagen im Alter von 4 Wochen entwickelt. Die Makrophagen färbten sich nach Hämosiderin, was darauf hindeutet, dass eine diffuse alveoläre Blutung auftrat. Später nahm die Anzahl der Neutrophilen ab und es wurde ein auffälliger Anstieg der Anzahl der Hämosiderin-haltigen Makrophagen beobachtet, die mit einer epithelialen Hyperplasie mit multipler Abstammung und der Ablagerung von Kollagen und Elastin assoziiert waren. Die Ergebnisse zeigten, dass THBS1 an der normalen Lungenhomöostase beteiligt ist.

Um die Beteiligung des endogenen angiogenen Inhibitors Thrombospondin I an der Tumorprogression festzustellen, haben Rodriguez-Manzaneque et al. (2001) erzeugten brusttumoranfällige Mäuse, denen Thbs1 in der Brustdrüse entweder fehlte oder spezifisch überexprimiert wurde. Tumorlast und Gefäßsystem waren bei Tieren mit Thbs1-Mangel signifikant erhöht, und die Kapillaren innerhalb des Tumors erschienen ausgedehnt und sinusförmig. Im Gegensatz dazu zeigten Thbs1-Überexpressoren ein verzögertes Tumorwachstum oder es fehlte eine offene Tumorentwicklung. Das Fehlen von Thbs1 führte zu einer erhöhten Assoziation des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF; 192240) mit seinem Rezeptor VEGFR2 (191306) und höheren Spiegeln der aktiven Matrix-Metalloproteinase-9 (MMP9; 120361), einem Molekül, von dem zuvor gezeigt wurde, dass es sowohl die Angiogenese als auch die Tumorinvasion erleichtert. In vitro wurde die enzymatische Aktivierung von Pro-MMP9 durch Thbs1 unterdrückt. Zusammen argumentierten diese Ergebnisse für eine schützende Rolle endogener Inhibitoren der Angiogenese beim Tumorwachstum und beteiligten Thbs1 an der In-vivo-Regulation der Metalloproteinase-9-Aktivierung und des VEGF-Signals.

Tran und Neary (2006) fanden heraus, dass extrazelluläres ATP durch die Aktivierung von P2RY4-Rezeptoren (300038) die Expression und Freisetzung von Tsp1 in kortikalen Astrozyten der Ratte stimulierte und dass dieser Nukleotid-induzierte Anstieg durch Proteinkinase-Signalwege vermittelt wurde. Sie fanden auch heraus, dass die Tsp1-Expression nach mechanischer Belastung unter Verwendung eines In-vitro-Modells des ZNS-Traumas erhöht war und dass der Anstieg wieder von P2-Rezeptoren und Proteinkinase-Signalisierung abhängig war.