Rolle von Cytochrom P450-Metaboliten bei der EDHF-vermittelten Dilatation von Widerstandsarterien und Effekte von chronisch erhöhtem Perfusionsdruck auf glattmuskuläre und endotheliale Funktionen

Widerstandsarterien spielen eine wichtige Rolle bei der
Durchblutungsregulation. Bisher konnte der wichtigste endotheliale
Dilatator in diesen Gefäßen, EDHF, nicht eindeutig identifiziert
werden, da pharmakologische Inhibitoren unspezifische
Nebenwirkungen aufwiesen. Die spezifische Inhibition von Enzymen
mittels Antisensetechnik konnte in intakten Arterien nicht
durchgeführt werden, da diese nur über einen kurzen Zeitraum
funktionell intakt erhalten werden konnten. Im Rahmen dieser
Dissertation wurde ein neues Organkulturmodell entwickelt, in dem
erstmalig die endothelabhängigen EDHF- und NO-vermittelten
Dilatationen über 48 h vollständig erhalten werden konnten.
Zusätzlich entwickelten die kultivierten Arterien einen mit dem
frisch isolierter Arterien vergleichbaren Spontantonus und zeigten
eine myogene Reaktion, die sich in Kinetik und Ausmaß der
Kontraktion nicht von den Kontrollarterien unterschied. Ebenso
kontrahierten die chronisch perfundierten Arterien auf Stimulation
mit Noradrenalin und dilatierten nach Applikation des NO-Donors SNP
in vergleichbarem Ausmaß wie frisch isolierte Arterien. Um zu
untersuchen, ob möglicherweise eine CytochromP450-Epoxygenase in
der Signalkaskade des EDHF eine Rolle spielt, wurde zunächst die
Expression von CYP2C8 in Widerstandsarterien mittels rtPCR und
in-situ-Hybridisierung nachgewiesen. Da mit dem Organkulturmodell
die Arterien funktionell vollständig intakt gehalten werden
konnten, wurde die Wirkung von Antisense-Oligonucleotiden, die
gegen CYP2C8 gerichtet waren, untersucht. Mittels konfokaler
Mikroskopie konnte gezeigt werden, dass die FITC-markierten
Oligonucleotide sich nur in der Intima befanden und die
Transfektion des Endothels eine hohe Effizienz aufwies. Die
Transfektion hatte keinen Effekt auf die NA-induzierte Kontraktion,
auf die durch NS1619 (KCa-Kanalöffner)- oder die SNP- vermittelte
Relaxation, was zeigt, dass die Funktion des glatten Muskels durch
die Transfektion unbeeinträchtigt blieb. Die EDHF-vermittelten
Dilatationen wurden durch die Transfektion mit den
Antisense-Oligonucleotiden um 76% und die korrespondierenden
Calciumabfälle um 58 % reduziert, während die
Kontrolltransfektionen mit Scrambled- oder Senseoligonucleotiden
keinen Einfluss auf die EDHF-mediierten Dilatationen hatten. Die
endothelialen Calciumanstiege nach Stimulation mit ACh blieben in
den Antisense-transfizierten Arterien unverändert. Das bedeutet,
dass die Signaltransduktion der ACh-Rezeptoren durch die
Transfektion funktionell nicht beeinträchtigt wurde. Auf diese
Weise konnte mit einem spezifischen Inhibitor gezeigt werden, dass
CYP2C8 eine EDHF-Synthase ist oder dessen Metabolit einen
permissiven Faktor für einen anderen EDHF darstellt und ein
elementarer Bestandteil der EDHF-Signalkaskade ist. Zusätzlich
wurden mit diesem Organkulturmodell die Auswirkungen des
kardiovaskulären Risikofaktors Hochdruck durch isolierte Erhöhung
des transmuralen Drucks auf 120 und 160 mmHg (SMA120 bzw. SMA160)
während einer Kulturperiode (48 h) untersucht. In den funktionellen
Testungen zeigten sich nach 48 h geringere Außendurchmesserwerte in
SMA120 und SMA160 im Sinne eines Remodelings. Der erhöhte
Perfusionsdruck führte darüber hinaus zu einer Verstärkung der
Noradrenalin-vermittelten Kontraktion. Dies ist jedoch nicht durch
eine Erhöhung der Calciumsensitivität der Myofilamente zu erklären,
da diese im Vergleich zur Kontrolle unverändert war, sondern durch
eine Verstärkung der NA-induzierten Calciumanstiege. Neben den
Veränderungen in der glatten Muskulatur zeigte sich insbesondere
auch eine Beeinträchtigung der Endothel-vermittelten Relaxationen.
Die NO-mediierte Dilatation wurde durch die chronische Perfusion
bei 120 mmHg um 38% reduziert und bei SMA160 vollständig
aufgehoben. Ebenso wurde die EDHF-vermittelte Relaxation bei SMA120
um 20 % und bei SMA160 um 47% verringert und der korrespondierende
Calciumabfall um 41 % reduziert. Diese Reduktion der endothelialen
Dilatationen wurde nicht durch eine Erhöhung der Elastance der
Arterienwand hervorgerufen, da die dosisabhängige SNP-mediierte
Relaxation unbeeinträchtigt war. Zusätzlich scheint eine
strukturelle Schädigung des Endothels durch den erhöhten Druck
unwahrscheinlich, da mittels Rasterelektronenmikroskopie keine
Schäden an der Intima dargestellt werden konnten. Die Expression
des ACh-Rezeptors scheint auch nicht in dem Maße verringert zu
sein, dass sich daraus die verringerten NO- und EDHF-mediierten
Relaxationen erklären ließen, da der endotheliale Calciumanstieg in
SMA120 im Vergleich zu SMA45 unverändert war. Daher wird die
Beeinträchtigung durch den erhöhten Druck in einem nachgeschalteten
Signaltransduktionsweg vermutet. Erhöhter transmuraler Druck hat in
diesem Modell innerhalb von 2 Tagen schon zu einer erheblichen
Beeinträchtigung der endothelialen Funktionen und zu einer
verstärkten Reaktivität des glatten Muskels in Widerstandsarterien
geführt. Zwar ist eine Erhöhung des transmuralen Drucks für 48 h
nicht mit einem jahrelang bestehenden Hypertonus vergleichbar,
jedoch könnte man die so erhobenen Befunde als Hinweis werten, dass
eine frühzeitige konsequente antihypertensive Therapie sinnvoll
ist, um die druckinduzierte Verstärkung der glattmuskulären
Reaktivität und die Einschränkung der Endothelfunktion zu
verringern und eine daraus resultierende weitere Erhöhung des
Blutdruckes zu verhindern.