Activation of the transcription factor nuclear factor-κB (NF-κB) has been suggested to participate in chronic disorders, such as diabetes and its complications. In contrast to the short and transient activation of NF-κB in vitro, we observed a long-lasting sustained activation of NF-κB in the absence of decreased IκBα in mononuclear cells from patients with type 1 diabetes. This was associated with increased transcription of NF-κBp65. A comparable increase in NF-κBp65 antigen and mRNA was also observed in vascular endothelial cells of diabetic rats. As a mechanism, we propose that binding of ligands such as advanced glycosylation end products (AGEs), members of the S100 family, or amyloid-β peptide (Aβ) to the transmembrane receptor for AGE (RAGE) results in protein synthesis–dependent sustained activation of NF-κB both in vitro and in vivo. Infusion of AGE-albumin into mice bearing a β-globin reporter transgene under control of NF-κB also resulted in prolonged expression of the reporter transgene. In vitro studies showed that RAGE-expressing cells induced sustained translocation of NF-κB (p50/p65) from the cytoplasm into the nucleus for >1 week. Sustained NF-κB activation by ligands of RAGE was mediated by initial degradation of IκB proteins followed by new synthesis of NF-κBp65 mRNA and protein in the presence of newly synthesized IκBα and IκBβ. These data demonstrate that ligands of RAGE can induce sustained activation of NF-κB as a result of increased levels of de novo synthesized NF-κBp65 overriding endogenous negative feedback mechanisms and thus might contribute to the persistent NF-κB activation observed in hyperglycemia and possibly other chronic diseases.

Meth-A sarcoma cells were stable transfected to overexpress (sense construct) or underexpress (antisense construct) tissue factor. In vitro, there was no difference in plating efficiency or growth between these cell lines. In vivo, tumor cells transfected to overexpress tissue factor grew more rapidly, and established larger and more vascularized tumors than control transfectants. Antisense transfectants grew the slowest and were the least vascularized. Anticoagulation of mice with warfarin did not alter the difference between these tumor lines. Tumor cells over-expressing tissue factor released more (compared with control transfectants) mitogenic activity for endothelial cells in parallel with enhanced transcription of vascular permeability factor/vascular endothelial cell growth factor (VEGF/VPF), and diminished transcription of thrombospondin (TSP2), a molecule with anti-angiogenic properties. Antisense tissue factor transfectants, while releasing the lowest amount of mitogenic activity, had increased thrombospondin and decreased VEGF/VPF transcription compared with control transfectants or wild-type cells. Experiments with these sense, antisense, truncated sense, or vector tumor lines gave comparable results in complete medium, serum free medium or in the presence of hirudin, indicating that the activation of the coagulation mechanism was not likely to be responsible for changes in tumor cell properties. These results suggest that tissue factor regulates angiogenic properties of tumor cells by altering the production of growth regulatory molecules of endothelium by a mechanism distinct from tissue factor activation of the coagulation mechanism.

Although tissue factor (TF), the principial initiator of physiological coagulation and pathological thrombosis, has recently been proposed to be present in human blood, the functional significance and location of the intravascular TF is unknown. In the plasma portion of blood, we found TF to be mainly associated with circulating microvesicles. By cell sorting with the specific marker CD42b, platelet-derived microvesicles were identified as a major location of the plasma TF. This was confirmed by the presence of full-length TF in microvesicles acutely shedded from the activated platelets. TF was observed to be stored in the alpha-granules and the open canalicular system of resting platelets and to be exposed on the cell surface after platelet activation. Functional competence of the blood-based TF was enabled when the microvesicles and platelets adhered to neutrophils, as mediated by P-selectin and neutrophil counterreceptor (PSGL-1, CD18 integrins) interactions. Moreover, neutrophil-secreted oxygen radical species supported the intravascular TF activity. The pools of platelet and microvesicle TF contributed additively and to a comparable extent to the overall blood TF activity, indicating a substantial participation of the microvesicle TF. Our results introduce a new concept of TF-mediated coagulation crucially dependent on TF associated with microvesicles and activated platelets, which principally enables the entire coagulation system to proceed on a restricted cell surface.

Depletion of cellular antioxidant defense mechanisms and the generation of oxygen free radicals by advanced glycation end products (AGEs) have been proposed to play a major role in the pathogenesis of diabetic vascular complications. Here we demonstrate that incubation of cultured bovine aortic endothelial cells (BAECs) with AGE albumin (500 nmol/l) resulted in the impairment of reduced glutathione (GSH) and ascorbic acid levels. As a consequence, increased cellular oxida-tive stress led to the activation of the transcription factor NF-KB and thus promoted the upregulation of various NF-KB-controlled genes, including endothelial tissue factor. Supplementation of the cellular antiox-idative defense with the natural occurring antioxidant α-lipoic acid before AGE albumin induction completely prevented the AGE albumin–dependent depletion of reduced glutathione and ascorbic acid. Electrophoretic mobility shift assays (EMSAs) revealed that AGE albumin-mediated NF-KB activation was also reduced in a time- and dose-dependent manner as long as α-lipoic acid was added at least 30 min before AGE albumin stimulation. Inhibition was not due to physical interactions with protein DNA binding, since α-lipoic acid, directly included into the binding reaction, did not prevent binding activity of recombinant NF-KB. Western blots further demonstrated that α-lipoic acid inhibited the release and translocation of NF-KB from the cytoplasm into the nucleus. As a consequence, α-lipoic acid reduced AGE albumin-induced NF-KB mediated transcription and expression of endothelial genes relevant in diabetes, such as tissue factor and endothelin-1. Thus, supplementation of cellular antioxidative defense mechanisms by extracellularly administered α-lipoic acid reduces AGE albumin-induced endothelial dysfunction in vitro.