Die Rolle des ERK 1/2 - Signalweges in der Regulation des kontraktilen Apparates und der Permeabilität in Endothelzellen

Abstract

Das Versagen der endothelialen Schranke im Rahmen eines inflammatorischen Geschehens ist klinisch eine entscheidende Komplikation und bestimmt den Erfolg der therapeutischen Intervention. Therapeutische Strategien, die direkt an den Endothelzellen angreifen, sind zur Zeit nicht verfügbar. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, Mechanismen zu identifizieren, die an der Entwicklung des capillary leakage syndrome maßgeblich beteiligt sind. Es wurde insbesondere der Einfluss des MEK/ERK-Signalweges auf den kontraktilen Apparat der Endothelzellen untersucht, dem eine zentrale Rolle beim inflammatorischen Schrankenversagen zukommt. Humane Endothelzellen aus Nabelschnurvenen wurden mit Thrombin als Modellsubstanz für einen proinflammatorischen Mediator stimuliert. UO 126, ein Hemmstoff der Signalkinase MEK oberhalb von ERK 1/2, bewirkte eine Abnahme der Thrombin-induzierten Hyperpermeabiltät. Ebenso konnte die Phosphorylierung der regulatorischen Myosinleichtkette (MLC) und die Steigerung der isometrischen Kraftentwicklung der Endothelzellschichten nach Stimulation mit Thrombin durch UO 126 antagonisiert werden. Um die zugrundeliegenden Mechanismen der MEK/ERK-vermittelten kontraktilen Aktivierung näher zu charakterisieren wurden die Ca2+/Calmodulin-abhängige Myosinleichtketten-Kinase (MLCK) sowie die Myosinleichtketten-Phosphatase (MCLP) als wesentliche regulatorische Proteine des endothelialen kontraktilen Apparates untersucht. Die Beteiligung der MLCP an der ERK-vermittelten Aktivierung des kontraktilen Apparates konnte durch Experimente mit einem pharmakologischen Hemmstoff (Calyculin A) sowie durch die direkte Analyse der Phosphorylierung der regulatorischen MLCP-Untereinheit MYPT weitgehend ausgeschlossen werden. Die direkte Bestimmung der MLCK-Aktivität bestätigte, dass Thrombin über Stimulation des MEK/ERK-Signalweges die Aktivität der MLCK steigert. Dieser Aktivierungsschritt ist unabhängig von der cytosolischen Ca2+-Konzentration. Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass MEK/ERK als ein neuer Signalweg verstanden werden kann, der maßgeblich an der Regulation des kontraktilen Apparates und damit der endothelialen Schrankenfunktion beteiligt ist. Die Tatsache, dass inflammatorische Mediatoren, Zytokine und Wachstumsfaktoren, die unter verschiedenen pathophysiologischen Bedingungen eine endotheliale Hyperpermeabilität auslösen, alle MEK/ERK als einen gemeinsamen Signalweg aktivieren, zeigt eine neue therapeutische Option für die Protektion der endothelialen Schrankenfunktion auf.