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Keywords
- APJ-Rezeptor (2)
- Scherstress (2)
- Apelin (1)
- Endothel (1)
- Endothelzellen (1)
- G-Protein-gekoppelter Rezeptor (1)
- Migration (1)
- Proliferation (1)
- Sauerstoffradikale (1)
- Statine (1)
Das Endothel ist eine multifunktionale Struktur, die sich an die lokalen Strömungseigenschaften anpassen muss. Dieser komplexe Prozess fĂŒhrt zu verschiedenen VerĂ€nderungen der Gestalt und Funktion von Endothelzellen. Neben zahlreichen anderen Strukturen konnte auch von G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) gezeigt werden, dass sie in diesen Prozess involviert sind. Es konnte bereits nachgewiesen werden, dass der G-Protein-gekoppelte Apelin-Rezeptor (APJ) in seiner Expression von endothelialem Scherstress reguliert wird und es wurde postuliert, dass der APJ im Konzept der endothelialen Mechanotransduktion eine Rolle spielt. Dieses Konzept beschreibt die Ăbersetzung von endothelialem Scherstress in intrazellulĂ€re biochemische Signale. Die vorliegende Arbeit versucht, die bisherigen Erkenntnisse durch die weitere Beleuchtung der APJ-Funktionen in humanen umbilikalen venösen Endothelzelle (HUVEC) zu ergĂ€nzen. Es konnte gezeigt werden, dass der APJ in konfluenten Endothelzell-Monolayern in vitro auf der junktionalen Membran lokalisiert ist und mit dem wichtigen endothelialen Mechanotransducer Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) ko-assoziiert zu sein scheint. Weiterhin zeigen APJ-defiziente im Vergleich zu Wildtyp-APJ HUVEC geringere ElastizitĂ€tsmodule auf, was Hinweise auf verĂ€nderte biomechanische Eigenschaften gibt. Die short-interfering RNA (siRNA)-vermittelte âStummschaltungâ des APJ beeinflusst weiterhin die Zytoskelettstruktur, Anheftung und Reorganisation von ZelladhĂ€sionskomplexen. Zusammenfassend verdeutlicht die vorliegende Arbeit, dass die APJ-Expression sowohl die biomechanischen als auch die morphologischen Eigenschaften von Endothelzellen in Anpassung an die lokalen Flussbedingungen zu beeinflussen scheint.
3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym A-Reduktase Inhibitoren (Statine) bewirken hauptsÀchlich die Beeinflussung des Lipidstoffwechsels. Sie besitzen aber auch lipidunabhÀngige (pleiotrope) Effekte, wie z.B. die Verbesserung der Endothelfunktion. Aufgrund ihrer molekularen Struktur kann man zwischen hydrophilen (z.B. Pravastatin) und lipophilen (z.B. Atorvastatin) Statinen unterscheiden. Ziel dieser Arbeit war zu untersuchen, ob eine unterschiedliche Lipophilie die pleiotropen Effekte von Statinen beeinflussen kann. Hierzu wurden Statine mit unterschiedlicher Lipophilie hinsichtlich der endothelialen Proliferation und flussinduzierten Migration charakterisiert sowie deren unterschiedliches Verhalten mit möglichen Signaltransduktionswegen assoziiert.
Ăber Bioimpedanzmessungen (xCelligence) und BrdU-Assays wurde die Proliferation von HUVEC unter Statinen oder in Kombination mit Mevalonat ĂŒber 48 h untersucht. Zur Quantifizierung der flussinduzierten Migration wurden mit einem Flusskammersystem Live Cell Imaging Versuche ĂŒber 15 h durchgefĂŒhrt. In den Versuchen wurden Atorvastatin (ATOR) und Pravastatin (PRA) in den Konzentrationen 0,1 und 1 ”M verwendet. Nach Beendigung der Versuche wurden ĂŒber RT-qPCR und Microarray (Migrationsversuche) Genexpressionsanalysen durchgefĂŒhrt.
ATOR und PRA hatten keinen negativen Einfluss auf die VitalitĂ€t der EC. ATOR zeigte einen positiven Effekt auf die endotheliale Proliferation und fĂŒhrte zu einer Verbesserung der Endothelfunktion unter statischen Bedingungen. Beide Statine zeigten unter Scherstress eine gerichtetere Migration. Allerdings erhöhte nur ATOR die Migration unter pathologischem Scherstress. Weiterhin wurden auch auf Transkriptionsebene Unterschiede festgestellt. Ăber den Microarray konnte mit XBP1 möglicherweise ein neuer Regulator der pleiotropen Statineffekte identifiziert werden.
Zur Vermeidung von In-Stent-Restenosen nach Perkutaner Koronarangioplastie mit Stent-Implantation ist eine optimale Reendothealisierung von groĂer Bedeutung fĂŒr die weitere Prognose des Patienten. Basierend auf den Daten dieser Arbeit scheinen lipophile Statine, wie ATOR, insgesamt besser geeignet zu sein, da sie Proliferation, Migration und Endothelzellfunktion positiv beeinflussen. Diese Erkenntnis könnte u.a. fĂŒr die zukĂŒnftige Entwicklung von Statin-freisetzenden Stents von hoher Bedeutung sein.
Nach einer endothelialen SchĂ€digung verliert die Intima sowohl ihre schĂŒtzende Funktion gegenĂŒber den biomechanischen KrĂ€ften des Blutflusses, als auch ihre regulierende Wirkung auf die angrenzenden GefĂ€Ăstrukturen. Aus einem gestörten Heilungsprozess resultieren pathologische VerĂ€nderungen mit teils schwerwiegenden Folgen fĂŒr den Patienten, wie die In-Stent-Restenose nach einer perkutanen transluminalen Koronarangioplastie (PTCA) mit Stent-Implantation. Es sind vor allem die flussexponierten glatten GefĂ€Ămuskelzellen, die durch ihre FĂ€higkeit des PhĂ€notypwechsels nach Denudierung an der Pathogenese maĂgeblich beteiligt sind. Dieser PhĂ€notypwechsel wird unter anderem durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) vermittelt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der muskulĂ€ren scherstressabhĂ€ngigen ROS-Produktion und deren Beeinflussung durch den G-Protein gekoppelten APJ-Rezeptor mitsamt seinem Liganden, dem Apelin.
Mit Hilfe zweier Perfusionssysteme konnten koronare arterielle glatte Muskelzellen (HCASMC) genau definierten Flussbedingungen, einem mit niedrigen physiologischen und einem mit erhöhten pathologischen Scherstress, ausgesetzt werden. In der anschlieĂenden molekularbiologischen Aufarbeitung zeigt sich ein rascher Anstieg der muskulĂ€ren ROS-Konzentration unter einem fĂŒr die Muskelzellen pathologischem Scherstress. Die vermehrte ROS-Produktion ist auf die NADPH Oxidasen (NOX) zurĂŒckzufĂŒhren, insbesondere die Isoform NOX4. DarĂŒber hinaus fĂŒhrt pathologisch erhöhter Scherstress zu einer temporĂ€r verstĂ€rkten muskulĂ€ren Expression des APJ-Rezeptors. Im Vergleich zu Apelin-13 (ROS-Anstieg) fĂŒhrt die Rezeptorstimulation mittels Apelin-17 zu einer Hemmung der ROS-Produktion. Somit weist diese Arbeit erstmals einen unterschiedlichen Effekt der einzelnen Apelin-Isoformen auf glatte Muskelzellen nach, Ă€hnlich der verschiedenen Reaktionen von Endothelzellen hinsichtlich der Produktion von Stickoxiden.
Das Apelin-/APJ-System besitzt demnach einen regulatorischen Effekt auf den oxidativen Zustand der HCASMC und folglich einen potentiell gĂŒnstigen Einfluss auf die vaskulĂ€re Heilung nach einer endothelialen Verletzung. Inwiefern Apelin-17 als vasoprotektiver Faktor in der Akutphase nach PTCA eingesetzt werden kann und welchen Einfluss das Apelin/APJ-System auf die Restenoserate besitzt, muss in weiteren Versuchen ĂŒberprĂŒft werden.