Identifizierung neuer Signalwege in der Pathogenese pulmonaler Hypertonie bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung

Abstract

Die pulmonale Hypertonie (PH) ist durch eine pathologische Druckerhöhung im pulmonalen Gefäßsystem definiert. PH geht mit einer erhöhten Mortalität von Patienten mit einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) einher. Ein charakteristisches Merkmal von COPD-PH ist der pulmonalarterielle Umbau, welcher mit der Proliferation der pulmonalarteriellen glatten Muskelzellen (PASMC), Endothelzellen (EC) und Fibroblasten in der Gefäßwand assoziiert ist. Wenig ist jedoch über die zellulären und molekularen Mechanismen, die der COPD-PH zugrunde liegen, bekannt. Der Fokus dieser Arbeit ist es, neue Signalwege im Zigarettenrauch-assoziierten pulmonalen Gefäßumbauprozess und in der PH bei COPD zu identifizieren. In den Lungenproben von COPD-Patienten konnte im Rahmen dieser Arbeit eine erhöhte Protein-Expression des Proliferationsmarkers CCND1 sowie eine erhöhte Phosphorylierung der extrazellulären signalregulierten Kinase 1/2 (ERK1/2) und AKT nachgewiesen werden. Molekularbiologische Untersuchungen zeigten eine Zunahme der mRNA-Expression von fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2), FGF9, FGF10 und ets varient transcription factor 5 (ETV5) sowie vielen Sonic Hedgehog (SHH)-Signalweg-assoziierten Genen z. B. protein patched homolog 1 (PTCH1), PTCH2, smoothened (SMO), protein dispatched homolog 1 (DISP1), glioma-associated gene (GLI2) und hedgehog-interacting protein (HHIP) in Lungen von COPD-Patienten. Zusätzlich wurden ETV5, PTCH1, SMO und GLI1 mit Hilfe von immunhistochemischen Färbungen in der glatten Muskelschicht der pulmonalen Blutgefäße lokalisiert. Des Weiteren führte der Knockdown von ETV5, SPRY2 sowie SHH nach chronischer Inkubation mit 1%igem cigarette smoke extract (CSE) und Stimulation mit hEC-Kulturüberstand (second hit) zu einer inhibierten Proliferation von humanen PASMC (hPASMC). Die Proliferation von hPASMC wurde außerdem negativ durch die akute und chronische CSE-Inkubation beeinflusst und war mit einer reduzierten Expression von Proliferationsmarkern (CCND1, PCNA und KI67) assoziiert. Durch die Inkubation von hPASMC mit hEC-Kulturüberstand unter CSE haben die hPASMC dagegen proliferiert. Zudem wurde festgestellt, dass die mRNA-Expression von HHIP infolge der Stimulation mit hEC-Kulturüberstand unter CSE im Vergleich zu CSE allein erhöht war, was auf eine potenzielle Rolle von HHIP in der Proliferation von hPASMC im Zigarettenrauch-assoziierten pulmonalvaskulären Umbau hinweisen könnte. Die Resultate dieser Arbeit deuten darauf hin, dass FGF- bzw. SHH-Signalwege in die Regulation der Proliferation von hPASMC im Zusammenhang mit COPD-PH involviert sind. Im pulmonalvaskulären Umbauprozess spielen die Interaktionen zwischen hPASMC und hEC eine potenzielle Rolle.