Initial exploration of vascular endothelial growth factor effect on fibroblasts in the context of wound healing

Abstract

Fibroblasts are key elements on the wound healing process, to close the wound they must migrate, migration is mediated by transmembrane proteins called integrins, especially by integrin α5β1. Anomalous integrin function may lead to a compromised wound healing rate, a determinant factor for proper integrin function is their ability to interact with growth factors that coordinate the wound healing process. One of the most important growth factors in the context of wound healing is Vascular Endothelial Growth Factor A (VEGF-A), the vast majority of studies related to VEGF-A have their focal point on endothelial cells due to VEGF-A’s angiogenic stimulation qualities. However, fibroblasts express its receptor (VEGF-R1) and thus, should be able to respond to its stimulus. For these reasons, we have decided to study the effect on VEGF-A on fibroblasts. First, we carried out a protein-protein interaction database search to find out any interactions between α5β1, VEGF-A and VEGF-R1. This was then complemented by performing experiments at a cellular level by designing a solid-barrier wound healing assay to assess fibroblast collective migration and by implementing a cell tracking pipeline to assess fibroblast individual migration and at a molecular level by performing single particle tracking experiments to study integrin α5β1 diffusion on fibroblasts under VEGF-A treatment. Due to the protein-protein interaction database search, we found out that there are many indirect interactions between our proteins of interest and only one direct interaction (α5β1 and the soluble version of VEGF-R1) but these interactions (direct and indirect) have only been assessed on endothelial cells, not fibroblasts. We have set up a cell tracking protocol and as a result, we have seen a significant reduction in cell migration under VEGF-A treatment. Moreover, the single particle tracking experiments show a reduction in the percentage of immobile integrins α5β1 and an increase in mobile integrin velocity under VEGF-A treatment. Unfortunately, due to the COVID-19 lockdown, we could not make replicates of the experiments so once the laboratories re-open, they must be done again to be able to contrast the results we have obtained.

Els fibroblasts són cèl·lules clau en el procés de cicatrització, concretament per a tancar la ferida han de migrar, i la migració esta mediada per proteïnes transmembrana anomenades integrines, especialment per la integrines α5β1. Una funció anòmala de les integrines pot comprometre el temps de cicatrització. Un dels factors que modulen la correcta activitat d'aquestes integrines és la seva capacitat per a interaccionar amb factors de creixement, els quals coordinen el procés de cicatrització. Un dels factors de creixement mes importants en el context de la cicatrització és el Factor de Creixement Endotelial Vascular A (VEGF-A) però la majoria dels estudis sobre aquest factor de creixement estan centrats en el seu efecte en les cèl·lules endotelials a causa de la seva capacitat pro-antogènica. No obstant això, els fibroblasts expressen el seu receptor (VEGF-R1) i per tant haurien de ser capaços de respondre davant el seu estímul. Per aquestes raons es va decidir estudiar l'efecte que té el VEGF-A en els fibroblasts. Primer es va realitzar una cerca a base de dades d'interaccions proteiques per a trobar possibles interaccions entre la integrina α5β1, el VEGF-A i el VEGF-R1. Després aquesta cerca es va complementar amb experiments a dos nivells. Primer a nivell cel·lular, dissenyant un assaig de cicatrització que no danyés la matriu extracel·lular i implementant un mètode de seguiment cel·lular, i a un nivell molecular mitjançant estudis de seguiment de partícula individual per a avaluar el canvi de difusió de la integrina α5β1 en fibroblasts tractats amb VEGF-A. Gràcies a la cerca a bases de interaccions proteiques, descobrim que les nostres proteïnes d’interès interactuen entre si de manera indirecta gràcies a altres proteïnes i només es coneix a dia d'avui una interacció directa i és entre la versió soluble del VEGF-R1 i la integrina α5β1. No obstant això, totes aquestes interaccions només s'han descrit en cèl·lules endotelials i no en fibroblasts. Hem posta a punt un protocol per el seguiment de cèl·lules individuals i gràcies a això em trobat diferències significatives en la migració cel·lular i una reducció de la proporció de integrines α5β1 immòbils i en les velocitats de les mòbils quan son tractats amb VEGF-A. Malauradament, per culpa del COVID-19 no em pogut fer repliques dels experiments y s’haurien de contrastar quan es reobrin el laboratoris.