Einfluß der endothelialen Autakoide NO und PGI2 auf die Permeabilität endothelialer Gap Junctions

Die Anpassung der Gewebsdurchblutung an die unterschiedlichen
Bedarfssituationen, setzt ein koordiniertes Verhalten der Gefäße im
mikrovaskulären Gefäßnetz voraus. Diese Koordination der
vasomotorischen Reaktionen im mikrovaskulären Gefäßsystem, ist
möglicherweise auf die interzelluläre Kommunikation der
Endothelzellen angewiesen. Die Endothelzellen und glattten
Muskelzellen der Blutgefäße sind über Gap Junctions gekoppelt, auch
eine myoendotheliale Kopplung wird diskutiert. Dadurch können
Signale in Form von Ionen (und damit Änderungen des
Membranpotentials) oder kleinen Moleküle über solche
interzellulären Kanäle entlang der Endothelzellschicht
weitergegeben werden. Völlig unbekannt ist aber, ob die
Permeabilität dieser endothelialen Gap Junctions reguliert wird.
Deshalb wurde in dieser Arbeit untersucht, ob vom Endothel
gebildete lokal wirksame Gewebshormone (Autakoide, wie NO und
Prostacyclin) die Durchlässigkeit der Gap Junctions beeinflussen.
Hierzu wurde in konfluenten Kulturen von humanen umbilikalvenösen
Endothelzellen (n=190) die Ausbreitung der Farbstoffe
Carboxyfluoresein und Calcein nach Injektion in eine einzelne
Endothelzelle in die benachbarten Endothelzellen untersucht. Es
konnte gezeigt werden, daß der injizierte Farbstoff tatsächlich nur
über interzelluläre Kanäle von einer Zelle zur nächsten gelangt.
Diese Kanäle werden von Connexinen gebildet, denn ein Peptid, das
das Aneinanderdocken der Connexine verhindert, reduzierte die
Ausbreitung des fluoreszierenden Farbstoffs. Daher kann mit dieser
Methode tatsächlich die Kopplung der Zellen über Gap Junctions
untersucht werden. Die erhobenen Daten zeigen, daß die Anzahl der
fluoreszierenden Zellen nach Hemmung der NO-Synthase mit
Nw-nitro-L-Arginin (L-NA, 30µmol/L) um bis zu 29% zunahm, während
die anschließende erneute Freisetzung von NO durch zwei differente
NO-Donoren (SNAP bzw. SNP, 1 µmol/L) die Zahl der fluoreszierenden
Zellen wieder auf den Ausgangswert reduzierte oder sogar unterhalb
den, der unbehandelten Kontrollzellen senkte. Diese durch NO
hervorgerufene Wirkung blieb in Anwesenheit des Hemmstoffes der
löslichen Guanylatcyclase ODQ (10 µmol/L) oder der Radikalfänger
Tiron und Superoxiddismutase unverändert. Dies weist daraufhin, daß
es sich bei dieser durch NO hervorgerufenen Hemmung um einen
direkten Effekt von NO handelt, der weder über die Bildung von cGMP
noch über eine gesteigerte Peroxynitritproduktion vermittelt wird.
Auch eine Hyperpolarisation der Endothelzellen durch den Aktivator
von KATP-Kanälen HOE234 (1 µmol/L) hatte keinen Einfluß auf die
Kopplung der Zellen. Im Gegensatz dazu hatte NO in Anwesenheit der
Hemmstoffe der Tyrosinphosphatase Orthovanadat (100 µmol/L) und
Phenylarsinoxid (1 µmol/L) keinen Einfluß mehr auf die endotheliale
Kommunikation via Gap Junctions. Dagegen führte die Behandlung der
Zellen mit dem Tyrosinkinase Inhibitor Genistein (100 µmol/L) zu
einer deutlichen Reduktion der endothelialen Kopplung (-14%), die
mit der Wirkung von NO vergleichbar war. Daraus läßt sich
schließen, daß die durch NO hervorgerufene Wirkung auf die
interzelulläre Kommunikation über eine Verminderung der
Tyrosinphosphorylierung vermittelt zu werden scheint. Außerdem
zeigen diese Daten, daß Prostacyclin die endotheliale Kopplung
signifikant steigert, und das diese Wirkung über das gebildete cAMP
vermittelt wird. Denn nicht nur das Prostacyclin Analogon Iloprost
(1 µmol/L), sondern auch der Aktivator der Adenylatcyclase
Forskolin (30 µmol/L), verbesserte die Ausbreitung des Farbstoffes
signifikant . Schließlich zeigen die Ergebnisse auch, daß die
beiden vom Endothel gebildeten Substanzen sich gegenseitig in ihrer
Wirkung auf die endothelialen Gap Junctions beeinflussen können.
Die erhobenen Daten zeigen erstmals eine Rolle von NO und
Prostacyclin in der Regulation der Permeabilität endothelialer Gap
Junctions. Diese Regulationsmöglichkeit und die Auswirkungen einer
vermehrten oder verminderten Kopplung der Endothelzellen wirft
zahlreiche neue Fragestellungen auf z. B. hinsichtlich der
Pathophysiologie der coronaren Herzkrankheit oder auch des
arteriellen Hypertonus und bietet damit auch die Möglichkeit zur
Entwicklung neuer Therapiemöglichkeiten.