Inside-Out-Regulation der ICAM-1-Dynamik im TNF-α-aktivierten Endothel

HINTERGRUND: Während der transendothelialen Migration nutzen Leukozyten Adhäsionsmoleküle wie ICAM-1, um am Endothel haften zu bleiben. ICAM-1 ist ein dynamisches Molekül, das in der apikalen Membran des Endothels lokalisiert ist und sich bei der Bindung an Leukozyten clusternd zusammensetzt. Es ist jedoch wenig über die Regulation der ICAM-1-Clusterung und darüber bekannt, ob die Membrandynamik mit der Fähigkeit von ICAM-1, sich zu clustern und Leukozyten-Integrine zu binden, verknüpft ist. Daher haben wir die Dynamik von endothelialem ICAM-1 unter nicht-geclusterte und geclusterte Bedingungen untersucht. WICHTIGE ERGEBNISSE: Detaillierte Rasterelektronen- und Fluoreszenzmikroskopie zeigten, dass die apikale Oberfläche von Endothelzellen konstitutiv kleine filopodienähnliche Ausstülpungen bildet, die positiv für ICAM-1 sind und sich frei innerhalb der lateralen Ebene der Membran bewegen. Die Clusterung von ICAM-1 durch anti-ICAM-1-Antikörper-beschichtete Perlen rekrutiert ICAM-1 effizient und schnell. Mit der Fluoreszenzrekoverierungsanalyse nach Photobleaching (FRAP) fanden wir heraus, dass die Clusterung den unbeweglichen Anteil von ICAM-1 im Vergleich zu nicht-geclustertem ICAM-1 erhöht. Dieser Wechsel erforderte den intrazellulären Anteil von ICAM-1. Darüber hinaus zeigten biochemische Assays, dass die Clusterung von ICAM-1 Beta-Aktin und Filamin rekrutierte. Cytochalasinin B, das die Aktinpolymerisation stört, verzögerte die Clusterung von ICAM-1. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass Cytochalasinin B den unbeweglichen Anteil von geclusterem ICAM-1-GFP verringerte, jedoch keinen Einfluss auf nicht-geclustertes ICAM-1 hatte. Auch das Motorprotein Myosin-II wird zu den ICAM-1-Adhäsionsstellen rekrutiert und seine Hemmung erhöhte den unbeweglichen Anteil sowohl von nicht-geclustertem als auch von geclusterem ICAM-1. Schließlich führte die Blockierung der Rac1-Aktivierung, der Bildung von Lipidraft, der Myosin-II-Aktivität oder der Aktinpolymerisation, jedoch nicht von Src, zu einer Verringerung der adhäsiven Funktion von ICAM-1, getestet unter physiologischen Flussbedingungen. SCHLUSSFOLGERUNGEN: Zusammen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Clusterung von ICAM-1 auf eine Inside-Out-Wegweise durch das Aktin-Zytoskelett reguliert wird. Insgesamt deuten diese Daten darauf hin, dass Signalereignisse innerhalb des Endothels erforderlich sind für eine effiziente ICAM-1-vermittelte Leukozytenadhäsion.