Zelluläre Mechanismen der Dilatation isolierter Widerstandsarterien durch NO-Donatoren und den Endothelabhängigen Hyperpolarisierenden Faktor EDHF

Verschiedene Wirkmechanismen des endothelialen Autacoids NO sind an
unterschiedlichen, experimentellen Modellen beschrieben worden. Es
ist aber noch nicht abschließend geklärt, welche Wirkmechanismen
von NO in den Widerstandsgefäßen des Kreislaufs (den kleinen
Arterien und Arteriolen)tatsächlich funktionell bedeutsam sind. In
der vorliegenden Arbeit sollten daher die Wirkmechanismen von NO am
Modell der isolierten Widerstandsarterie des Hamsters untersucht
werden. Kleine Arterien (Durchmesser 17435µm) aus dem M.
quadriceps weiblicher syrischer Goldhamster wurden mikrochirugisch
präpariert, in einem Organbad mit Glasmikropipetten kanüliert und
dann an beiden Enden mit monofilem Faden druck- und
flüssigkeitsdicht befestigt. Im Gefäß wurde ein hydrostatischer
Druck von 45mmHg erzeugt. Die glattmuskuläre Ca2+ - Konzentration
wurde mit der Fura-2 Methode und der Außendurchmesser des Gefäßes
mittels eines Videosystems bestimmt. Zu Beginn des Versuchs wurden
die Gefäße mit Noradrenalin vorkontrahiert. Der NO-Donator SNAP
induzierte in niedrigen Konzentrationen (0,1 µmol/l) eine langsame
Dilatation des Gefäßes ohne signifikante Beeinflussung der
glattmuskulären Ca2+ - Konzentration. In niedrigen Dosen dilatiert
NO isolierte Widerstandsarterien also nur durch calciumunabhängige
Mechanismen, wahrscheinlich durch eine Calciumdesensitivierung des
kontraktilen Apparates. Höhere Dosen des NO Donators SNAP
(100µmol/l) führten hingegen zu einer zusätzlichen, initialen,
schnellen Komponente der Dilatation, die von einem transienten
Abfall der Ca2+ - Konzentration ausgelöst wurde. Obwohl die
intrazelluläre Ca2+ - Konzentration bereits nach kurzer Zeit den
Ausgangswert wieder erreicht hatte, dilatierte das Gefäß weiter.
Der zeitliche Verlauf dieser sich anschließenden, zweiten,
langsamen Komponente zeigte dabei in Bezug auf Kinetik und
Amplitude Ähnlichkeiten zu der langsamen Dilatation, wie sie
bereits bei Verwendung von niedrigen SNAP-Konzentrationen
beobachtet wurde. Der transiente Abfall der Ca2+ - Konzentration
und die damit einhergehende, initiale, schnelle Komponente der
Dilatation waren dosisabhängig und vollständig durch Charybdotoxin
hemmbar, das hauptsächlich calciumabhängige Kaliumkanäle
(BKCa-Kanäle) blockiert. Versuche mit dem L-Typ Calciumkanalblocker
Felodipin stützen die Hypothese, daß eine NO-induzierte Aktivierung
von calciumabhängigen Kaliumkanälen zur Hyperpolarisation der
Zellmembran und schließlich zu einer verringerten
Öffnungswahrscheinlichkeit der L-Typ-Calciumkanäle und damit zu
einem Abfall des intrazellulären Calciumspiegels führt. Die
langsame Komponente der Dilatation, ohne Änderung der
intrazellulären Ca2+ - Konzentration, wurde hingegen durch
Charybdotoxin nicht beeinflußt. Der transiente Ca2+ - Abfall und
die schnelle Komponente der Dilatation kommen also wahrscheinlich
durch die Aktivierung von hyperpolarisierenden, calciumabhängigen
Kaliumkanälen zustande. Beide Komponenten der NO-induzierten
Dilatation waren vollständig durch ODQ, einen Inhibitor der
löslichen Guanylatcyclase (sGC), hemmbar. Zwar ist ODQ nicht
vollständig spezifisch für die sGC, aber die Versuche legen den
Schluss nahe, dass in isolierten Widerstandsarterien des Hamsters
die NO-induzierten Calciumabfälle und Dilatationen durch cGMP
vermittelt werden. Die Hypothese, dass der „Endothelium Derived
Hyperpolarizing Factor“ EDHF eine Cytochrom P450 abhängig gebildete
Epoxyeicosatrien-säure (EET) ist, wurde inzwischen durch eine ganze
Reihe von pharmakologischen und molekularbiologischen Experimenten
untermauert. Allerdings kann auch NO, wie oben beschrieben, glatte
Gefäßmuskelzellen durch Hyperpolarisation relaxieren und der
Beitrag von EDHF zur agonisteninduzierten Dilatation hängt vom
untersuchten Stromgebiet, der Spezies und vor allem der Gefäßgröße
ab. Welche Rolle EDHF in den Widerstandsgefäßen des Kreislaufs
spielt und über welche zellulären Mechanismen die Wirkungen von
EDHF vermittelt werden, ist noch nicht abschließend geklärt. Daher
sollten im zweiten Teil der vorliegen-den Arbeit die
Wirkmechanismen von EDHF an isolierten, kleinen Widerstandsarterien
charakterisiert werden und mit denen des zuvor untersuchten NO
verglichen werden. Während auch bei hohen Dosen von NO ein nur
transienter Ca2+ - Abfall beobachtet wurde, löste EDHF einen lang
anhaltenden Ca2+ - Abfall unter das Ausgangsniveau aus. Der
EDHF-induzierte Ca2+ - Abfall und die Dilatation wurden durch ODQ,
einen Inhibitor der löslichen Guanylatcyclase, nicht beeinflusst.
Während die NO-induzierten Dilatationen im Modell der isolierten
Widerstandsarterie des Hamsters vermutlich aus-schließlich durch
cGMP vermittelt werden, sind die Effekte von EDHF cGMP-unabhängig.
Die beobachteten Effekte von NO und EDHF unterscheiden sich in
diesem Modell also grundlegend, denn sie haben verschiedene
Charakteristiken und werden durch die Aktivierung von zwei
unterschiedlichen Signalketten vermittelt.