Gastrointestinal growth factors and hormones have divergent effects on Akt activation tyrosine phosphorylation

Abstract

Akt is a central regulator of apoptosis, cell growth and survival. Growth factors and some G-protein-coupled receptors (GPCR) regulate Akt. Whereas growth-factor activation of Akt has been extensively studied, the regulation of Akt by GPCR's, especially gastrointestinal hormones/neurotransmitters, remains unclear. To address this area, in this study the effects of GI growth factors and hormones/neurotransmitters were investigated in rat pancreatic acinar cells which are high responsive to these agents. Pancreatic acini expressed Akt and 5 of 7 known pancreatic growth-factors stimulate Akt phosphorylation (T308, S473) and translocation. These effects are mediated by p85 phosphorylation and activation of PI3K. GI hormones increasing intracellular cAMP had similar effects. However, GI-hormones/neurotransmitters [CCK, bombesin, carbachol] activating phospholipase C (PLC) inhibited basal and growth-factor-stimulated Akt activation. Detailed studies with CCK, which has both physiological and pathophysiological effects on pancreatic acinar cells at different concentrations, demonstrated CCK has a biphasic effect: at low concentrations (pM) stimulating Akt by a Src-dependent mechanism and at higher concentrations (nM) inhibited basal and stimulated Akt translocation, phosphorylation and activation, by de-phosphorylating p85 resulting in decreasing PI3K activity. This effect required activation of both limbs of the PLC-pathway and a protein tyrosine phosphatase, but was not mediated by p44/42 MAPK, Src or activation of a serine phosphatase. Akt inhibition by CCK was also found in vivo and in Panc-1 cancer cells where it inhibited serum-mediated rescue from apoptosis. These results demonstrate that GI growth factors as well as gastrointestinal hormones/ neurotransmitters with different cellular basis of action can all regulate Akt phosphorylation in pancreatic acinar cells. This regulation is complex with phospholipase C agents such as CCK, because both stimulatory and inhibitory effects can be seen, which are mediated by different mechanisms.

Akt es un regulador central de la apoptosis, el crecimiento celular y la supervivencia. Los factores de crecimiento y algunos receptores acoplados a proteínas G (GPCR) regulan Akt. Mientras que la activación de Akt por factores de crecimiento ha sido ampliamente estudiada, la regulación de Akt por GPCR, especialmente hormonas/neurotransmisores gastrointestinales, sigue sin estar clara. Para abordar esta área, en este estudio se investigaron los efectos de los factores de crecimiento GI y de las hormonas/neurotransmisores en células acinares pancreáticas de rata, que son altamente sensibles a estos agentes. Los acinos pancreáticos expresan Akt y 5 de los 7 factores de crecimiento pancreático conocidos estimulan la fosforilación de Akt (T308, S473) y su translocación. Estos efectos están mediados por la fosforilación de p85 y la activación de PI3K. Las hormonas GI que aumentan el AMPc intracelular tuvieron efectos similares. Sin embargo, las hormonas gastrointestinales/neurotransmisores [CCK, bombesina, carbacol] que activan la fosfolipasa C (PLC) inhibieron la activación de Akt basal y estimulada por el factor de crecimiento. Estudios detallados con CCK, que tiene efectos tanto fisiológicos como fisiopatológicos en las células acinares pancreáticas a diferentes concentraciones, demostraron que la CCK tiene un efecto bifásico: a concentraciones bajas (pM) estimula Akt mediante un mecanismo dependiente de Src y a concentraciones más altas (nM) inhibe la translocación, fosforilación y activación de Akt basal y estimulada, mediante la desfosforilación de p85 que resulta en una disminución de la actividad PI3K.

Este efecto requería la activación de ambos miembros de la vía PLC y de una proteína tirosina fosfatasa, pero no estaba mediado por p44/42 MAPK, Src o la activación de una serina fosfatasa. La inhibición de Akt por CCK también se observó in vivo y en células cancerosas Panc-1, donde inhibió el rescate de la apoptosis mediado por suero. Estos resultados demuestran que tanto los factores de crecimiento GI como las hormonas/neurotransmisores gastrointestinales con diferentes bases celulares de acción pueden regular la fosforilación de Akt en las células acinares pancreáticas. Esta regulación es compleja con agentes fosfolipasa C como la CCK, ya que pueden observarse tanto efectos estimuladores como inhibidores, mediados por mecanismos diferentes.