Effect of the cell migration and expression of basement membrane laminin-5 by insulin- like growth factor-1(IGF-1) in cultured corneal epithelial cell

Abstract

[한글]본 연구는 insulin-like growth factor-1 (IGF-1)이 사람 각막상피세포의 이동과 laminin-5의 형성에 어떤 영향을 주는지 알아보고자 하였다. 먼저 배양된 각막상피세포의 이동이 IGF-1에 의하여 어떻게 변하는가를 cell restitution assay 와 chemoattractant assay를 통해 확인해 본다. 또, migration inhibiton assay를 위해 사람 각막상피세포를 IGF-1 receptor (IR3), PI3-K/AKT, MEK-ERK pathway 에 대한 각각의 억제제를 (αIR3, LY 294002, PD98059) 처리하여 세포의 이동을 관찰해 보고자 하였다. 또, Western blot 을 이용하여 IGF-1이 바닥막 단백질(Laminin-5, fibronectin) 과 laminin-5와 결합하는 Integrin α3, β1 의 형성에 어떠한 영향을 주는가 알아보고자 하였다. 마지막으로 α3, β1 integrin은 사람 각막상피세포의 이동에 어떠한 영향을 주는지 확인하여 보며 또 이러한 integrin은 바닥막 laminin-5와 어떤 상호관계가 있는지 확인해 보고자 하였다. 사람 각막상피세포의 이동은 IGF-1 과 laminin-5가 있는 조건 하에서 각각 의미 있게 증가하였으며 IGF-1 은 laminin-5를 dose- and time- dependant manner로 증가시켰다. 이러한 IGF-1에 의해 촉진된 세포의 이동과 laminin-5의 형성은 αIR3이나 LY 294002 처리로 억제되었다. IGF-1 은 β1 integrin 의 형성을 증가시켰으나 α3 integrin 의 생성증가는 확인할 수 없었다. 또, IGF-1에 의해 촉진된 세포의 이동은 β1 integrin 의 중화항체로 인해 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 laminin-5 와 β1 integrin간에 있어 cross-talk 은 확인할 수 없었다. 이러한 결과로 IGF-1은 사람 각막상피세포의 이동을 증가시키며 이러한 과정은 laminin-5, β1 integrin의 형성과 관련이 있음을 확인할 수 있었다. 또, 이러한 과정은 PI3-K/AKT pathway 가 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.

[영문]We examined the effects of insulin-like growth factor-1 (IGF-1) on laminin-5 (Ln 5) and the associated integrins during in vitro HCEC migration. And we investigated the effects of IGF-1 on the migration of human corneal epithelial cells (HCECs). HCEC migration was examined by wound healing and chemoattractant assays. For migration inhibition assays, HCECs were pretreated with inhibitors of the IGF-1 receptor (αIR3), PI3-K/AKT pathway (LY 294002) and the MEK-ERK pathway (PD 98059). The expression levels of laminin-5 and fibronectin (Fn) were determined by Western blot analysis, while the expression levels of the β1 and α3 integrins were determined by confocal microscopy and Western blot analysis. The migration inhibition with anti-integrin α3- and β1-antibodies was also determined. HCEC migration was significantly increased in the presence of IGF-1 and Ln-5. IGF-1 enhanced the production of laminin-5 in both a dose- and time-dependent manner, and this up-regulation could be blocked by pretreatment with αIR3 or LY 294002. IGF-1 treatment up-regulates expression of β1 integrin, but not α3 integrin. And the facilitated HCEC migration by IGF-1 was inhibited with anti-integrin antibody for β1. However, there was no cross-talk between Ln-5 and integrin β1 production. Our results reveal that IGF-1 induces HCEC migration through the independent productions of laminin-5 and β1 integrin, which are directed at least in part by activation of the PI3-K/AKT pathway, but are not affected by the MEK-ERK pathway.