2005, Schildknecht, Stefan

Neuere Arbeiten von Fitzgerald et al. haben gezeigt, daß das Gefäßendothel maßgeblich an der Freisetzung von Prostacyclin (PGI2) in gesunden Probanden beteiligt ist. Klinische Befunde deuten darauf hin, daß die Plasmaspiegel an 6-keto-PGF1a, dem stabilen Hydrolyseprodukt von PGI2, in septischen Patienten stark erhöht sind. Dies würde zunächst auf eine gesteigerte Freisetzung von PGI2 durch das Gefäßendothel hindeuten, jedoch haben frühere Arbeiten unserer Gruppe eine deutliche Nitrierung und Hemmung der endothelialen PGI2-Synthase unter diesen Bedingungen dargelegt.
Frühere Beobachtungen durch Smith und DeWitt haben darauf hingewiesen, daß der vaskuläre Glattmuskel eine starke Expression der PGI2-Synthase aufzeigt, jedoch im ruhenden Zustand nur eine marginale Cyclooxygenaseaktivität besitzt.
Als Ausgangspunkt für die vorliegende Arbeit ergab sich hieraus die Hypothese wonach der vaskuläre Glattmuskel durch die Induktion der Prostaglandin Endoperoxide H2 Synthase (PGHS-2) zur beobachteten Produktion von PGI2 beiträgt.

Die Ergebnisse dieser Arbeit können unter folgenden Teilaspekten diskutiert werden:

1. Induktion der PGHS-2 und PGI2-Freisetzung durch Glattmuskelzellen. -
2. Die Rolle des Peroxid Tonus für die PGHS-2-abhängige PGI2 Produktion. -
3. Spezies-Unterschiede in der Induktion von PGHS-2 und NO-Synthase-2 (NOS-2). -
4. Nitrierung und Inhibition der PGHS-2 durch Nitrit in RAW 264.7 Makrophagen. -
5. Physiologische Bedeutung der PGHS-2-Nitrierung in Alveolarmakrophagen.


Die wichtigsten Ergebnisse sind wie folgt zusammengefasst:

1. Induktion der PGHS-2

- Die konstitutiv exprimierte PGI2-Synthase wird durch die Endotoxin-stimulierte Induktion der PGHS-2 in einen funktionell aktiven Zustand überführt. Der vaskuläre Glattmuskel kann somit durch die Freisetzung von PGI2 die Regulation der Gefäßhomeostase unter Bedingungen eines in seiner Funktion gestörten Endothels übernehmen.
- Aufgrund der nur sehr geringen Expression der NOS-2 und eines hohen zellulären Redoxpotentials findet im Glattmuskel keine Nitrierung der PGI2-Synthase statt.
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2. Die Rolle des Peroxid Tonus

- Die Zugabe von Peroxynitrit-freisetzenden Substanzen wie SIN-1 führt in Glattmuskelzellen zu einer gesteigerten Produktion von PGI2.
- Peroxynitrit konnte als einer der potentesten endogenen Aktivatoren der PGHS-2 ausgemacht werden.
- Die intrazellulär gebildeten Spiegel von Peroxynitrit erlauben eine Aktivierung der PGHS-2, sind jedoch für eine Nitrierung der PGI2-Synthase nicht ausreichend.
- Die endogene Freisetzung von ·NO und ·O2-, welche zur Bildung von Peroxynitrit führt, verläuft nahezu im Verhältnis 1:1, wobei die Hemmung von ·NO oder ·O2- in einer reduzierten Freisetzung von PGI2 resultiert.

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3. Speziesabhängige Unterschiede in der Induktion von PGHS-2 oder NOS-2

- Vaskuläre Glattmuskelzellen des Menschen und des Rindes induzieren nach Behandlung mit LPS nahezu ausschließlich PGHS-2 und setzen dadurch PGI2 frei.
- Im Gegensatz dazu kann bei der Ratte nur eine marginale Expression der PGHS-2 beobachtet werden, wohingegen hier eine signifikante Induktion der NOS-2 und eine gesteigerte Freisetzung von ·NO zu beobachten ist.
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4. Nitrierung der PGHS-2 durch Nitrit

- In LPS-behandelten RAW 264.7 Makrophagen kann sowohl eine Induktion der PGHS-2 als auch der NOS-2 gezeigt werden.
- Die endogene Peroxidaseaktivität der PGHS-2 kann in einem autokatalytischen Mechanismus zur Aktivierung von Nitrit und einer sich daran anschließenden Nitrierung und Hemmung der PGHS-2 führen.
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5. Physiologische Bedeutung der PGHS-2-Nitrierung

- Alveolarmakrophagen der Ratte setzen nach Stimulation mit LPS Thromboxane A2 (TxA2) frei, dessen Produktion nahezu ausschließlich an die Induktion der PGHS-2 gekoppelt ist
- Ein Anstieg der Nitritkonzentration führt zur autokatalytischen Nitrierung der PGHS-2 und somit zur Hemmung der TxA2-Freisetzung.