Pulmonale Hypertonie (PH) ist ein Sammelbegriff für schwere Erkrankungen, welche durch einen pulmonalen Gefäßumbau und der damit verbundenen Erhöhung des Gefäßwiderstands sowie des pulmonalarteriellen Druck charakterisiert sind. Im Pathomechanismus der PH wird der Gefäßumbau unter anderem durch die erhöhte Proliferation und Migration sowie die verminderte Apoptose von pulmonalarteriellen glatten Muskelzellen (PASMC) verursacht. Die intrazelluläre Ca2+-Konzentration spielt in der Proliferation und der Migration der PASMC eine essentielle Rolle, die Bedeutung von Ca2+-Kanälen an der PH sind bisher aber nur in Ansätzen untersucht worden. Insbesondere die nicht-selektiven Kationenkanäle der klassischen transient receptor potential (TRPC) -Subfamilie gelten hier als aussichtsreiche Kandidaten. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es die TRPC-Proteinen im Pathomechanismus der chronisch Hypoxie-induzierten PH (CHPH) zu identifizieren und zu charakterisieren. Es zeigte sich, dass die mRNA-Expression von TRPC1 in PASMC aus der Maus, der Ratte und des Menschen durch chronische Hypoxie induziert wurde. Die mRNA-Expression von TRPC3 und TRPC4 war in murinen PASMC vermindert, während TRPC5, TRPC6 und TRPC7 nicht reguliert waren. Unter Verwendung von TRPC1 knockout Mäusen im Modell der CHPH wurde gezeigt, dass der Verlust von TRPC1 zu einem verminderten pulmonalen Gefäßumbau führte und in einem reduzierten rechtsventrikulären systolischen Druck resultierte, wodurch TRPC1 knockout Mäuse partiell vor der Entstehung der CHPH geschützt sind. Im Modelsystem der isolierten, ventilierten und blutfrei-perfundierten Mauslunge, während akuter und anhaltender Hypoxie, zeige sich hingegen, dass TRPC1 keine Relevanz an der hypoxischen pulmonalen Vasokonstriktion hat. Auf Zellebene wurde der Einfluss von TRPC1 auf die Proliferation, die Migration und die Apoptose der murinen PASMC charakterisiert. Der knockout sowie der knockdown von TRPC1 führte zu einer verminderten Proliferation unter chronischer Hypoxie. Des Weiteren führte der knockout von TRPC1 zu einer vollständigen Inhibition der chronisch Hypoxie-induzierten Migration. Bei der Untersuchung des downstream-Signalwegs wurde ein Anstieg in der Expression der Proliferations-assoziierten Proteine Ki67 und Cyclin D1 unter chronischer Hypoxie beobachtet. Außerdem wurde eine verminderte Expression von glattmuskulärem alpha-Aktin (alpha-SMA) festgestellt, welches mit einem Wechsel vom kontraktilen zum proliferativen Phänotyp assoziiert ist. Chronische Hypoxie führte zudem zur Phosphorylierung von p38, nicht jedoch von extrazelluläre signalregulierte Kinsase 1 und 2 (Erk1/2). Beide Proteine sind mit der Proliferation assoziiert. Es konnte jedoch kein Effekt des TRPC1 knockouts auf die durch chronische Hypoxie-induzierten Änderungen in der Expression von Ki67, Cyclin D1 und alpha-SMA sowie der Phosphorylierung von p38 und Erk1/2 beobachtet werden. Weiterführend wurde gezeigt, dass TRPC1 die Ca2+-Homöostase unter chronischer Hypoxie als Rezeptor-aktivierter Kanal beeinflusst. Im upstream-Signalweg wurde der hypoxie-induzierbare Faktor (HIF)-1alpha als Schlüsselprotein in der Regulation der TRPC1-Expression identifiziert, indem der knockdown von HIF-1a zu einer Inhibition der chronisch Hypoxie-induzierten TRPC1 mRNA-Expression führte. Des Weiteren wurde die Fähigkeit einiger Wachstumsfaktoren die Expression von TRPC1 zu induzieren untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass der transformierende Wachstumsfaktor (transforming growth factor, TGF)-beta1 die Expression von TRPC1 induziert, während der Tumornekrosefaktor alpha diese inhibiert. Schließlich konnte aufgeklärt werden, dass TGF-beta1 eine stabilisierende Wirkung auf HIF-1alpha hatte und zu einer erhöhten TRPC1-Expression führte.Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit TRPC1 durch in vivo und in vitro Untersuchungen als bedeutendes Kationenkanal-bildendes Protein identifiziert werden, welches in dem pathophysiologischen Mechanismus der CHPH involviert ist, in dem es Einfluss auf das Migrations- und Proliferationsverhalten der PASMC nimmt. Zukünftig könnte TRPC1 also als neues therapeutisches target von Bedeutung sein.
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