Early growth response protein 1 (Egr-1) expression by Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) involves MAPKs and PKB pathways

Abstract

Un remodelage vasculaire anormal est à la base de la pathogenèse des maladies cardio-vasculaires (MCV) telles que l’athérosclérose et l’hypertension. Des dysfonctionnements au niveau de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires qui jouent un rôle primordial dans le remodelage vasculaire. L’insulin-like growth factor 1 (IGF-1), puissant facteur mitogène, contribue au développement des MCV, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, composantes clés impliquées dans les voies de croissance cellulaire. Ces molécules sont également impliquées dans la modulation de l’expression de nombreux facteurs de transcription, incluant le facteur Egr-1. Egr-1 est régulé à la hausse dans différents types de maladies vasculaires impliquant les voies de signalisation de croissance et de stress oxydant qui par ailleurs peuvent être déclenchées par l’IGF-1. Cependant, la question d’une possible modulation de l’expression d’Egr-1 dans les CMLV demeure inabordée; plus spécifiquement, la caractérisation de la voie de signalisation reliant l’action d’IGF-1 à l’expression d’Egr-1 reste à établir. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’implication de MAPK, PKB et des dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) dans l’expression d’Egr-1 induite par l’IGF-1 dans les CMLV. L’IGF-1 a induit une augmentation marquée du niveau protéique de l’Egr-1 en fonction du temps et de la concentration utilisés. Cette augmentation a été inhibée en fonction des doses d’agents pharmacologiques qui ciblent les voies de signalisation de MAPK, PKB et DRO. De plus, l’expression du facteur de transcription, Egr-1, en réponse de l’IGF-1, a été atténuée suite à un blocage pharmacologique des processus cellulaires responsables de la synthèse d’ARN et de synthèse protéique. Pour conclure, on a démontré que l’IGF-1 stimule l’expression d’Egr-1 via les voies de signalisation, impliquant ERK1/2/JNK, PI3K/PKB. On a également proposé que les DRO jouent un rôle important dans ce processus. Dans l’ensemble, nous avons suggéré un nouveau mécanisme par lequel l’IGF-1 promeut la prolifération et l’hypertrophie cellulaire, processus à la base des anomalies vasculaires.

Aberrant vascular remodelling underlies the pathogenesis of major cardiovascular diseases (CVD), such as atherosclerosis and hypertension. Abnormal growth, migration and proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMC) are believed to play a critical role in vascular remodelling. IGF-1, potent mitogen, is believed to contribute to the development of CVD through the hyperactivation of proliferative and growth promoting pathways including mitogen-activated protein kinase (MAPK) and protein kinase B (PKB) pathways. It has also been implicated in modulating the expression of multiple transcription factors, including the early growth response protein-1 (Egr-1). Egr-1 upregulation has been observed in different models of vascular diseases implicating growth and redox signalling such as observed in response to IGF-1. However, modulation of Egr-1 expression by IGF-1 in VSMC, more specifically the signaling pathways involved in this process remain poorly characterized. Therefore, in the present studies, we investigated the implication of MAPK, PKB and ROS in IGF-1-induce Egr-1 expression in VSMC. IGF-1 induced a marked increase in Egr-1 protein level in a time and dose-dependent fashion. This increase was dose dependently inhibited by different pharmacological inhibitors targeting MAPK, PKB and reactive oxygen species (ROS) generation. Furthermore, pharmacological inhibitors of RNA and protein synthesis also attenuated IGF-1-induce response on Egr-1 expression. In conclusion, we showed that IGF-1 stimulates the expression of Egr-1 through ERK1/2/JNK and PI3K/PKB. We also propose that ROS generation plays an important role in this response. Overall, we propose a novel mechanism through which IGF-1 may exert its deleterious responses in vascular abnormalities.