Rola TGF-β w regulacji elektrotaksji mysich fibroblastów 3T3

Elektrotaksja jest fundamentalną reakcją, która bierze udział w szeregu procesów zachodzących w organizmach żywych. W organizmach wyższych ma swój udział w wielu fizjologicznych procesach, rozwoju embrionalnym, gojeniu ran, regeneracji tkanek, odpowiedziach układu odpornościowego, jak i również w wielu stanach patologicznych takich jak tworzenie przerzutów nowotworowych. Pole elektryczne wpływa na komórki w znaczącym stopniu, powodując zmiany w ich budowie, polaryzacji i ekspresji genów. Postulowane są dwa mechanizmy leżące u podstaw elektrotaksji, jednak wciąż nie jest wiadome, w jaki sposób komórki odbierają bodziec w postaci pola elektrycznego. W niniejszej pracy zbadano rolę receptora TGF- β jako czynnika odpowiadającego za indukcję elektrotaksji u mysich embrionalnych fibroblastów 3T3. Potwierdzono kierunkową migrację komórek 3T3 w kierunku katody w polu elektrycznym. Zbadano i uwidoczniono wyraźną zmianę lokalizacji receptora TGF- β w błonie komórkowej po stronie katody po stymulacji polem elektrycznym mysich fibroblastów 3T3. Wykazano brak wpływu kanonicznej ścieżki TGF- β na elektrotaksję badanych komórek w warunkach z surowicą. W tych samych warunkach zbadano wpływ niekanonicznych szlaków sygnałowych TGF-β na elektrotaksję fibroblastów 3T3 i wykazano, że szlak PI3K jest zaangażowany w tę reakcję ale prawdopodobnie przez inne czynniki pochodzące z surowicy. By sprecyzować badany układ przeprowadzono analogiczne eksperymenty badania szlaków sygnałowych TGF- β bez obecności surowicy, gdzie jedynym egzogennym czynnikiem dodanym do układu był TGF- β1. W warunkach bez obecności surowicy wykazano, że szlak kanoniczny TGF- β nie jest zaangażowany w elektrotaksję komórek 3T3, a spośród szlaków niekanonicznych, szlak MEK1/2/ERK zupełnie hamuje ruch komórek w polu elektrycznym. Zahamowanie szlaku PI3K nie wywołało znaczącego obniżenia kierunkowości ruchu komórek, co wskazało na to, że jest on niewystarczający dla wzbudzenia elektrotaksji komórek w warunkach bez surowicy. Wyciszenie receptora TGF- β również nie zniosło kierunkowości reakcji, potwierdzając jego brak zaangażowania w elektrotaksję komórek 3T3. Podsumowując, otrzymane wyniki wykazują, że pomimo widocznego przemieszczenia się receptorów dla TGF- β w stronę katody pod wpływem pola elektrycznego, receptor ten nie jest zaangażowany w indukcję reakcji elektrotaktycznej komórek 3T3.

Electrotaxis is a fundamental reaction that takes part in a number of processes in living organisms. In higher organisms, it participates in many physiological processes, embryonic development, wound healing, tissue regeneration, immune system responses, as well as in many pathological conditions such as the formation of neoplastic metastases. The electric field affects cells to a significant extent, causing changes in their structure, polarization and gene expression. Two mechanisms underlying electrotaxis are postulated, but it is still unclear how cells perceive an electric field stimulus. In this study, the role of the TGF-β receptor as a factor responsible for the induction of electrotaxis in mouse embryonic 3T3 fibroblasts was investigated. Directional migration of 3T3 cells towards the cathode in an electric field was confirmed. A marked change in the localization of the TGF-β receptor in the cell membrane on the cathode side was examined and visualized after stimulation with an electric field of mouse 3T3 fibroblasts. It was demonstrated that the canonical TGF-β pathway had no effect on the electrotaxis of the tested cells under serum conditions. The effects of the non-canonical TGF-β signaling pathways on the electrotaxis of 3T3 fibroblasts were investigated under the same conditions, and the PI3K pathway was shown to be involved in this response but possibly by other serum-derived factors. To clarify the investigated system, analogous experiments were carried out to study TGF-β signaling pathways without the presence of serum, where the only exogenous factor added to the system was TGF-β1. Under serum-free conditions, it was shown that the canonical TGF-β pathway is not involved in the electrotaxis of 3T3 cells, and of the non-canonical pathways, the MEK1 / 2 / ERK pathway completely inhibits cell movement in the electric field. Inhibition of the PI3K pathway did not significantly reduce the directionality of the cell movement, indicating that it is insufficient to induce cell electrotaxis under serum-free conditions. Silencing the TGF-β receptor also did not abolish the direction of the reaction, confirming its lack of involvement in the electrotaxis of 3T3 cells. Summarizing, the obtained results show that despite the visible movement of TGF-β receptors towards the cathode under the influence of the electric field, this receptor is not involved in the induction of the electrotactic reaction of 3T3 cells.