Die cGMP-vermittelte Protektion gegen den myokardialen Reperfusionsschaden und die besondere Rolle von Urodilatin

Abstract

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Arbeit war zu klären, welcher zelluläre Mechanismus der cGMP-vermittelten Protektion des Ischämisch-reperfundierten Myokard gegen den akuten Reperfusionsschaden zugrunde liegt. Unsere Befunde zeigen: i) Stimulation von cGMP-Signalwegen während der Reperfusion vermindert die reoxygenationsinduzierte Hyperkontraktur von Herzmuskelzellen. ii) Diese Protektion ist auf einen Ca2+-abhängigen Mechanismus zurückzuführen. Erhöhte cGMP-Spiegel führen zur beschleunigten Restitution einer normoxischen Ca2+- Kontrolle im Zytosol sowie zu signifikanter Reduktion der Frequenz und der Amplitude der reoxygenationsinduzierten Oszillationen des zytosolischen Calciums. iii) Die Beeinflussung der zellulären Ca2+-Homoöstase in der Reperfusion ist auf eine beschleunigte Rückspeicherung des zytosolischen Calciums ins sarkoplasmatische Retikulum zurrückzuführen. iv) Erhöhung des zellulären cGMP-Spiegels hat keinen Einfluß auf den zytosolischen pH-Wert von reoxygenierten Herzmuskelzellen. v) Die Protektion gegen den myokardialen Reperfusionsschaden kann nicht nur mit den membrangängigen cGMP-Analoga 8-Bromo-cGMP und 8-pCPT-cGMP, sondern auch mit dem ANP-Rezeptoragonisten Urodilatin erzielt werden. Alle diese Substanzen führen in der Reoxygenation zu einer schnelleren Erholung der Herzmuskelzellen von der unter Ischämiebedingungen akkumulierten cytosolischen Calciumüberladung sowie zu einer signifikanten Reduktion von Frequenz und Amplitude der reoxygenationsinduzierten Ca2+-Oszillationen. vi) Eine Ca2+- Desensitivierung der Myofilamente unter dem Einfluß von cGMP in anoxisch-reoxygenierten Kardiomyozyten ist nur zu einem geringen Anteil an dem protektiven Effekt von cGMP beteiligt . The aim of the present study was to investigate the cellular mechanism involved in the cGMP mediated protection of the ischemic-reperfused myocardium against myocardial reperfusion injury. Our principal findings show: i) The stimulation of the cGMP-signaling during reperfusion reduces the reoxygenation-induced hypercontracture of cardiomyocytes. ii) The protection of cardiomyocytes against hypercontracture can be attributed to a Ca2+-dependent mechanism. Elevated cGMP levels accelerate the return to normal cytosolic calcium values and significantly reduce the frequency and amplitude of reoxygenation-induced oscillations of cytosolic calcium. iii) The recovery of cytosolic calcium during reoxygenation ist due to an enhanced uptake of calcium into the sarcoplasmic reticulum. iv) Elevation of cGMP levels do not influence the pHi in reoxygenated cardiomyocytes. v) The myocardium can be protected against reperfusion injury not only with cell permeable cGMP analoga such as 8-Br-cGMP and 8-pCPT-cGMP, but also with Urodilatin, an ANP-receptor agonist. During reoxygenation these substances allow for a speedier recovery of the cardiomyocytes from ischemic Ca2+-overload and also lower the frequency and amplitude of Ca2+-oscillations in reoxygenated cardiomyocytes. vi) In anoxic-reoxygenated cardiomyocytes, Ca2+-desensitization of the contractile apparatus plays a minor role in the cGMP mediated protection of cardiomyocytes against reoxygenation induced injury.