Transforming growth factor type beta (TGF-beta), when injected subcutaneously in newborn mice, causes formation of granulation tissue (induction of angiogenesis and activation of fibroblasts to produce collagen) at the site of injection. These effects occur within 2-3 days at dose levels than 1 microgram. Parallel in vitro studies show that TGF-beta causes marked increase of either proline or leucine incorporation into collagen in either an NRK rat fibroblast cell line or early passage human dermal fibroblasts. Epidermal growth factor (EGF) and platelet-derived growth factor (PDGF) do not cause these same in vivo and in vitro effects; in both rat and human fibroblast cultures, EGF antagonizes the effects of TGF-beta on collagen formation. We have obtained further data to support a role for TGF-beta as an intrinsic mediator of collagen formation: conditioned media obtained from activated human tonsillar T lymphocytes contain greatly elevated levels of TGF-beta compared to media obtained from unactivated lymphocytes. These activated media markedly stimulate proline incorporation into collagen in NRK cells; this effect is blocked by a specific antibody to TGF-beta. The data are all compatible with the hypothesis that TGF-beta is an important mediator of tissue repair.

This study examines the potential role of transforming growth factor beta (TGF-beta) in the regulation of human T lymphocyte proliferation, and proposes that TGF-beta is an important autoregulatory lymphokine that limits T lymphocyte clonal expansion, and that TGF-beta production by T lymphocytes is important in T cell interactions with other cell types. TGF-beta was shown to inhibit IL-2-dependent T cell proliferation. The addition of picograms amounts of TGF-beta to cultures of IL-2-stimulated human T lymphocytes suppressed DNA synthesis by 60-80%. A potential mechanism of this inhibition was found. TGF-beta inhibited IL-2-induced upregulation of the IL-2 and transferrin receptors. Specific high-affinity receptors for TGF-beta were found both on resting and activated T cells. Cellular activation was shown to result in a five- to sixfold increase in the number of TGF-beta receptors on a per cell basis, without a change in the affinity of the receptor. Finally, the observations that activated T cells produce TGF-beta mRNA and that TGF-beta biologic activity is present in supernatants conditioned by activated T cells is strong evidence that T cells themselves are a source of TGF-beta. Resting T cells were found to have low to undetectable levels of TGF-beta mRNA, while PHA activation resulted in a rapid increase in TGF-beta mRNA levels (within 2 h). Both T4 and T8 lymphocytes were found to make mRNA for TGF-beta upon activation. Using both a soft agar assay and a competitive binding assay, TGF-beta biologic activity was found in supernatants conditioned by T cells; T cell activation resulted in a 10-50-fold increase in TGF-beta production. Thus, TGF-beta may be an important antigen-nonspecific regulator of human T cell proliferation, and important in T cell interaction with other cell types whose cellular functions are modulated by TGF-beta.

Recent studies have focused on the potential role of transforming growth factor type beta (TGF-beta) as an immunoregulatory peptide. In this context, we demonstrate that TGF-beta is a potent chemoattractant for human peripheral blood monocytes. At concentrations from 0.1 to 10 pg/ml, TGF-beta induces directed monocyte migration in vitro. Consistent with this observation is the expression of high-affinity TGF-beta receptors on the monocytes with a Kd of 1-10 pM. At higher concentrations of TGF-beta (greater than or equal to 1 ng/ml), monocytes are stimulated to generate biologically active mediator(s) that enhance fibroblast growth. Gene expression for one of these growth factors, interleukin 1, is induced in monocytes within hours after exposure to TGF-beta. Thus, TGF-beta may provide an important signal for monocyte recruitment and for regulation of their synthesis of mediators of fibroblast growth and activity in wound healing.

Transforming growth factor-β (TGF-β) is a multifunctional peptide that controls proliferation, differentiation, and other functions in many cell types. Many cells synthesize TGF-β and essentially all of them have specific receptors for this peptide. TGF-β regulates the actions of many other peptide growth factors and determines a positive or negative direction of their effects. Its marked ability to enhance formation of connective tissue in vivo suggests several therapeutic applications.

Type beta transforming growth factor (TGF-beta) is a two-chain polypeptide of 25,000 daltons isolated from many tissues, including bovine kidney, human placenta, and human platelets. It has been characterized by its ability to stimulate reversible transformation of nonneoplastic murine fibroblasts, as measured by the formation of colonies of these cells in soft agar (ED50 = 4 pM TGF-beta for NRK fibroblasts). We now show that the response of cells to TGF-beta is bifunctional, in that TGF-beta inhibits the anchorage-dependent growth of NRK fibroblasts and of human tumor cells by increasing cell cycle time. Moreover, the anchorage-independent growth of many human melanoma, lung carcinoma, and breast carcinoma cell lines is inhibited by TGF-beta at concentrations in the same range as those that stimulate colony formation of NRK fibroblasts (average ED50 = 10-30 pM TGF-beta for inhibition). Whereas epidermal growth factor and TGF-beta synergize to induce anchorage-independent growth of NRK fibroblasts, their effects on the growth of A-549 human lung carcinoma cells are antagonistic. The bifunctional response of cells to TGF-beta is further demonstrated in Fischer rat 3T3 fibroblasts transfected with a cellular myc gene. In these cells TGF-beta synergizes with platelet-derived growth factor to stimulate colony formation but inhibits the colony formation induced by epidermal growth factor. The data indicate that the effects of TGF-beta on cells are not a function of the peptide itself, but rather of the total set of growth factors and their receptors that is operant in the cell at a given time.

The hormone-dependent human breast cancer cell line MCF-7 secretes transforming growth factor-β (TGF-β), which can be detected in the culture medium in a biologically active form. These polypeptides compete with human platelet-derived TGF-β for binding to its receptor, are biologically active in TGF-β-specific growth assays, and are recognized and inactivated by TGF-β-specific antibodies. Secretion of active TGF-β is induced 8 to 27-fold under treatment of MCF-7 cells with growth inhibitory concentrations of antiestrogens. Antiestrogen-induced TGF-β from MCF-7 cells inhibits the growth of an estrogen receptor-negative human breast cancer cell line in coculture experiments; growth inhibition is reversed with anti-TGF-β antibodies. We conclude that in MCF-7 cells, TGF-β is a hormonally regulated growth inhibitor with possible autocrine and paracrine functions in breast cancer cells.

The growth and differentiation of B cells to immunoglobulin (Ig)-secreting cells is regulated by a variety of soluble factors. This study presents data that support a role for transforming growth factor (TGF)-beta in this regulatory process. B lymphocytes were shown to have high-affinity receptors for TGF-beta that were increased fivefold to sixfold after in vitro activation. The addition of picogram quantities of TGF-beta to B cell cultures suppressed factor-dependent, interleukin 2 (IL 2) B cell proliferation and markedly suppressed factor-dependent (IL 2 or B cell differentiation factor) B cell Ig secretion. In contrast, the constitutive IgG production by an Epstein Barr virus-transformed B cell line was not modified by the presence of TGF-beta in culture. This cell line was found to lack high-affinity TGF-beta receptors. The degree of inhibition of B cell proliferation observed in in vitro cultures was found to be dependent not only on the concentration of TGF-beta added but also on the concentration of the growth stimulatory substance (IL 2) present. By increasing the IL 2 concentrations in culture, the inhibition of proliferation induced by TGF-beta could be partially overcome. In contrast, the inhibition of Ig secretion induced by TGF-beta could not be overcome by a higher concentration of stimulatory factor, demonstrating that the suppression of B cell differentiation by TGF-beta is not due solely to its effects on proliferation. Furthermore, it was demonstrated that B lymphocytes secrete TGF-beta. Unactivated tonsillar B cells had detectable amounts of TGF-beta mRNA on Northern blot analysis, and B cell activation with Staphylococcus aureus Cowan (SAC) resulted in a twofold to threefold increase in TGF-beta mRNA. Supernatants conditioned by unactivated B cells had small amounts of TGF-beta, SAC activation of the B cells resulted in a sixfold to sevenfold increase in the amount of TGF-beta present in the supernatants. Thus, B lymphocytes synthesize and secrete TGF-beta and express receptors for TGF-beta. The addition of exogenous TGF-beta to cultures of stimulated B cells inhibits subsequent proliferation and Ig secretion. TGF-beta may function as an autocrine growth inhibitor that limits B lymphocyte proliferation and ultimate differentiation.

Aberrant expression of transforming growth factor beta 1 (TGF-beta 1) has been implicated in a number of disease processes, particularly those involving fibrotic and inflammatory lesions. To determine the in vivo effects of overexpression of TGF-beta 1 on the function and structure of hepatic as well as extrahepatic tissues, transgenic mice were generated containing a fusion gene (Alb/TGF-beta 1) consisting of modified porcine TGF-beta 1 cDNA under the control of the regulatory elements of the mouse albumin gene. Five transgenic lines were developed, all of which expressed the Alb/TGF-beta 1 transgene selectively in hepatocytes. The transgenic line 25 expressing the highest level of the transgene in the liver also had high (> 10-fold over control) plasma levels of TGF-beta 1. Hepatic fibrosis and apoptotic death of hepatocytes developed in all the transgenic lines but was more pronounced in line 25. The fibrotic process was characterized by deposition of collagen around individual hepatocytes and within the space of Disse in a radiating linear pattern. Several extrahepatic lesions developed in line 25, including glomerulonephritis and renal failure, arteritis and myocarditis, as well as atrophic changes in pancreas and testis. The results from this transgenic model strongly support the proposed etiological role for TGF-beta 1 in a variety of fibrotic and inflammatory disorders. The transgenic model may also provide an appropriate paradigm for testing therapeutic interventions aimed at neutralizing the detrimental effects of this important cytokine.

Abstract Type beta transforming growth factor (TGF-beta) is a unique polypeptide that has been isolated from a number of different tissues and can induce the phenotypic transformation of non-neoplastic fibroblasts as measured by the stimulation of their growth in soft agar. Recently, TGF-beta has been demonstrated to exert profound inhibitory effects on T and B lymphocyte proliferation. In this study, the effects of TGF-beta on natural killer (NK) cell function were investigated. After 20 hr of culture in the presence of TGF-beta, the NK activity of peripheral blood lymphocytes (PBL) was significantly reduced compared with PBL cultured in medium alone. Similarly, TGF-beta produced a significant depression in the cytolytic activity of highly enriched large granular lymphocytes (LGL). This effect of TGF-beta appeared to be mediated directly on the effector cells, because cultivation of the K562 target cells in TGF-beta did not affect target cell susceptibility to lysis. Binding studies with 125I-TGF-beta indicated that LGL possess approximately 1400 high-affinity (Kd = 1PM) receptors/cell, which represents a considerably higher affinity receptor for TGF-beta than that found on fibroblasts. Culturing of PBL and LGL in TGF-beta resulted in a marked blunting of the boosting of NK cytolysis by interferon-alpha but not by interleukin 2, which suggested that TGF-beta may down-regulate interferon-alpha receptors on NK cells. These results, indicate that in addition to inhibitory effects on T and B cells, TGF-beta also inhibits NK cell function. Although the in vivo role of TGF-beta is presently undefined, it may be an important immunoregulatory protein that has a negative influence on lymphocyte activation.

Type beta transforming growth factor (TGF-beta) was shown to be the serum factor responsible for inducing normal human bronchial epithelial (NHBE) cells to undergo squamous differentiation. NHBE cells were shown to have high-affinity receptors for TGF-beta. TGF-beta induced the following markers of terminal squamous differentiation in NHBE cells: (i) increase in Ca ionophore-induced formation of crosslinked envelopes; (ii) increase in extracellular activity of plasminogen activator; (iii) irreversible inhibition of DNA synthesis; (iv) decrease in clonal growth rate; and (v) increase in cell surface area. The IgG fraction of anti-TGF-beta antiserum prevented both the inhibition of DNA synthesis and the induction of differentiation by either TGF-beta or whole blood-derived serum. Therefore, TGF-beta is the primary differentiation-inducing factor in serum for NHBE cells. In contrast, TGF-beta did not inhibit DNA synthesis of human lung carcinoma cells even though the cells possess comparable numbers of TGF-beta receptors with similar affinities for the factor. Epinephrine antagonized the TGF-beta-induced inhibition of DNA synthesis and squamous differentiation of NHBE cells. Although epinephrine increased the cyclic AMP levels in NHBE cells, TGF-beta did not alter the intracellular level in NHBE cells in either the presence or absence of epinephrine. Therefore, epinephrine and TGF-beta appear to affect different intracellular pathways that control growth and differentiation processes of NHBE cells.