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Hintergrund: LOX-1, ein Rezeptor für oxidiertes Low-Density Lipoprotein, wird von Endothelzellen, Makrophagen, vaskulären glatten Muskelzellen und anderen Zellen exprimiert. Seine Expression kann durch oxidiertes LDL (oxLDL), Angiotensin II, inflammatorische Zytokine (zum Beispiel Tumornekrose-Faktor alpha), Scherkräfte am Endothel und andere Faktoren induziert werden. LOX-1 ist bei der Entstehung von oxidativem Stress und der endothelialen Dysfunktion beteiligt und trägt vermutlich zur Instabilität von atherosklerotischen Plaques bei, was bei Patienten mit einer koronaren Herzkrankheit zum akuten Koronarsyndrom führen kann. Material und Methoden: Untersucht wurden Atherektomieproben von 37 Patienten (Alter 62,5 ± 9,7 Jahre, Body-Mass-Index 28,6 ± 5,3 kg/m2), die sich zwischen Juli 2001 und April 2005 wegen Brustschmerzen/Angina pectoris einer medizinisch indizierten Koronarangiographie mit in gleicher Sitzung durchgeführter Direktionaler koronarer Atherektomie (DCA) in der Klinik für Innere Medizin B der Universitätsmedizin Greifswald unterzogen hatten. Die in der DCA gewonnenen Atherektomieproben wurden sofort in flüssigem Stickstoff schockgefroren, am Kryotom (Leica C19) ohne aufzutauen geschnitten (Schnittdicke 5 Mikrometer) und mit Hämatoxylin/Eosin (H.E.), Ölrot O (für Lipide), Elastica-van Gieson (für Kollagen) und von-Kossa (für Verkalkungen) gefärbt. Die LOX-1 Expression wurde durch ein Immunfluoreszenz-Verfahren mit einem polyklonalen Kaninchenantikörper, der gegen die Aminosäuren 143 bis 273 des humanen LOX-1 Proteins gerichtet war, und einem FITC-markierten Sekundärantikörper nach dem ELISA-Prinzip (Enzyme-linked immunosorbent Assay) nachgewiesen. Die digitalen Aufnahmen wurden mit Corel PHOTO-PAINT 12, Scion Image und SigmaPlot 11 analysiert. Die LOX-1 Signalintensitäten wurden mit dem in der Koronarangiographie ermittelten Stenosegrad der betreffenden Plaques, dem Lipidgehalt in der Plaque und anderen Patientenparametern (z.B. Vorliegen eines akuten Koronarsyndroms) verglichen. Zur statistischen Analyse wurde der Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman bestimmt und der Mann-Whitney-Rank-Test durchgeführt. Ergebnisse: Die LOX-1 Expression korrelierte mit dem Lipidgehalt der humanen koronaren Atherektomieproben, jedoch im Mittel statistisch nicht signifikant (p=0,056). Im Trend war die LOX-1 Expression in den Proben von Patienten mit einem akuten Koronarsyndrom (n=11), bei Männern (n=26) und Rauchern (n=15) höher und in Patienten, die HMG-CoA-Reduktase-Hemmer einnahmen (zum Beispiel Simvastatin), niedriger (n=16). Keine Korrelationen fanden sich zwischen LOX-1 Expression und Stenosegrad, Plaquelokalisation, Alter, Body-Mass-Index, Arterieller Hypertonie (n=31), Diabetes mellitus Typ II (n=9) und Dyslipoproteinämie (n=32). Schlussfolgerungen: Die LOX-1 Expression in atherosklerotischen Plaques ist positiv mit dem Lipidgehalt der Plaques assoziiert und ist im Trend höher in Patienten mit einem akuten Koronarsyndrom. Eine hohe LOX-1 Expression in atherosklerotischen Plaques könnte zu deren Instabilität somit zum Auftreten eines akuten Koronarsyndroms beitragen. Die Senkung des LDL-Angebots in der Arterienwand und Wege zur Plaquestabilisierung bei manifester Atherosklerose bleiben wichtigste Therapieziele.
Der Rezeptor für oxidiertes LDL (LOX-1) und die endotheliale NO-Synthase spielen bei der Entstehung und dem Voranschreiten der Arteriosklerose eine wichtige Rolle. Viele Faktoren, welche die Expression von LOX-1 und eNOS beeinflussen, wurden identifiziert. In der vorliegenden Arbeit wurden die Effekte von Mediatoren im Blut auf die Expression von LOX-1 und eNOS beim akuten Koronarsyndrom untersucht. Hierfür wurden Patienten während einer Koronarangiographie Serumproben aus der Aorta sowie dem Koronarsinus entnommen. Es erfolgte die Inkubation der Serumproben mit humanen venösen Endothelzellen der Nabelschnurvene (HUVEC) für vier Stunden. Die LOX-1 Expression zeigte sich beim akuten Koronarsyndrom auf Proteinebene signifikant erhöht, auf mRNA-Ebene ließen sich keine Unterschiede in der Expression nachweisen. Hierfür können posttranslationale und –transkriptionale Effekte verantwortlich sein. Korrespondierend zu diesem Ergebnis zeigte sich mit steigender Konzentration von oxidiertem LDL die LOX-1 Proteinexpression beim akuten Koronarsyndrom erhöht. Im Trend nahm die LOX-1 mRNA-Expression bei steigender Konzentration an oxidiertem LDL unter Statintherapie ab. Auch für die eNOS zeigten sich ähnliche Ergebnisse. Auf Proteinebene kam es zu einer signifikant erhöhten eNOS-Expression bei Zellen, die mit Serum von Patienten mit akutem Koronarsyndrom behandelt wurden. Auf mRNA-Ebene zeigt sich auch hier kein Unterschied in der Expression verglichen zur Kontrollgruppe. Zugrunde liegen könnte ein negativer Rückkopplungsmechanismus. Durch einen beim akuten Koronarsyndrom entstehenden NO-Mangel könnte die Expression der eNOS erhöht werden. Für die Effekte auf die LOX-1 und eNOS-Expression sind Mediatoren im Blut verantwortlich. Außerdem konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Konzentration von oxidiertem LDL mit der LOX-1 Proteinexpression bei HUVEC, die mit Seren von Patienten mit akutem Koronarsyndrom behandelt wurden, korreliert. Auf mRNA-Ebene ließ sich dieser Zusammenhang nicht nachweisen. Im Trend zeigte sich jedoch bei steigender Konzentration an oxidiertem LDL eine abnehmende mRNA-Expression von LOX-1 unter einer Statintherapie. In der Bestimmung kardiovaskulärer Risikofaktoren mittels Durchflusszytometrie zeigten sich beim akuten Koronarsyndrom signifikant erhöhte Konzentrationen an sP-Selektin und und tPA, sowohl in den arteriellen als auch in den venösen Serumproben. sP-Selektin gehört zur Gruppe der Adhäsionsmoleküle, die durch Entzündungsreaktionen, wie sie beim akuten Koronarsyndrom vorliegen, auf aktiviertem Endothel induziert werden. tPA ist ein wichtiger Teil der Blutgerinnung und dient als Indikator für die Störung der Fibrinolyse. Außerdem kommt es durch tPA zur Freisetzung von Mediatoren, die durch Aktivierung des inflammatorischen Systems zur Entwicklung der Arteriosklerose beitragen. Für sVCAM-1, Interleukin-8 und MCP-1 konnten in dieser Arbeit keine signifikant erhöhten Konzentrationen beim akuten Koronarsyndrom nachgewiesen werden, obwohl andere Arbeitsgruppen bereits positive Zusammenhänge nachweisen konnten. Es bleibt weiteren Studien vorbehalten, die Rolle dieser Mediatoren auf die LOX-1 Expression mit spezifischen Hemmstoffen zu untersuchen. Mit steigender LOX-1 mRNA- und Proteinexpression nimmt die tPA-Konzentration ab. Ursächlich scheint eine bei erhöhter LOX-1-Expression vorliegende gestörte Gerinnung mit Ausbildung prothrombotischer Effekte zu sein.
LOX-1 ist ein membranständiger Rezeptor, der u.a. auf Endothelzellen exprimiert wird. Für Veränderungen in der Rezeptorexpression wurden verschiedene Faktoren identifiziert. Neben oxidiertem LDL und Angiotensin II stellen Zytokine wie beispielsweise TNF-α entscheidende Faktoren dar. LOX-1 stellt zudem ein Adhäsionsmolekül für Leukozyten und Bakterien dar. In dieser Arbeit wurde in einem tierexperimentellen Modell die Inhibition von LOX-1-Rezeptoren durch spezifische Antikörper bei experimenteller Endotoxinämie untersucht. Als Hypothese wurde angenommen, dass eine Blockierung von LOX-1-Rezeptoren mit einem spezifischen Antikörper eine Verbesserung der intestinalen Mikrozirkulation mit Abnahme der Leukozytenadhärenz bewirkt. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Verabreichung von LOX-1-Antikörpern zu einer Reduktion der Leukozytenadhärenz führt. Auf m-RNA Ebene konnte eine signifikante Minderung der Expression von LOX-1 nach Applikation des LOX-1-Antikörpers nachgewiesen werden. Gegenwärtig ist die Bedeutung von LOX-1 in den pathophysiologischen Zusammenhängen der Sepsis noch nicht ausreichend verstanden. Weitere Arbeiten sind diesbezüglich erforderlich. Diese Arbeit bestätigt, dass die LOX-1-Inhibition ein attraktives Target in der Modulation der endotoxinvermittelten Leukozytenaktivierung in der Mikrozirkulation bei Sepsis darstellt.
In dieser Arbeit wurde LOX-1 der Ratte kloniert und rekombinant dargestellt. Es wurden polyklonale Antikörper gegen zwei Bereiche von LOX-1 generiert. Der zytosolische Bereich von LOX-1 wird in vitro phosphoryliert. Ischämie führt im Rattenherzen zu vermehrter Expression von LOX-1. Vorbehandlung der Tiere mit Sildenafil kann diesen Effekt vermindern. LPS-Induzierte Sepsis führt im Rattendarm zu vermehrter Expression von LOX-1 auf mRNA-Ebene.