Einfluss von Feinstaub/Rauchgas auf die Funktion von Endothelzellen

Abstract

Zahlreichen kardiovaskulären und respiratorischen Erkrankungen liegt vermutlich eine gestörte Endothelfunktion zugrunde, die durch endogene und exogene Faktoren begünstigt werden kann. Aktuellen Studien zufolge scheint die Exposition mit Rauchgasextrakten die Krankheitsentstehung sowie -progression zu fördern. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, die Auswirkungen von Zigarettenrauch und Holzrauch auf zellulärer Ebene zu untersuchen. Zudem wurde der simultane Einfluss des Prostacyclinanalogons Iloprost auf Endothelzellen eruiert. Im Rahmen der Studie wurde die immortalisierte Zelllinie CI HPMEC ARLT etabliert. Die Zellmodellcharakterisierung ergab, dass es sich um eine wachstumskontrollierte Zelllinie mit endothelzellspezifischen Eigenschaften handelt. Sie besitzt einerseits die typische Zellmorphologie, weist andererseits in der qRT-PCR und Durchflusszytometrie analog zu primären Zellen kennzeichnende Gene und Proteine sowie funktionelle Charakteristika endothelialer Zellen auf. Folglich fungieren CI HPMEC ARLT als geeignetes Endothelzellmodell. Die erhobenen Daten zeigen, dass Zigarettenrauch und Holzrauch ähnliche zelluläre Wirkungen ausüben. Sie führen zu einer vermehrten Expression inflammatorischer Gene und induzieren somit Entzündungsvorgänge. Des Weiteren sind beide Stoffe an der Entstehung und Progression der endothelialen Dysfunktion mitbeteiligt. Nach Exposition mit Zigarettenrauch konnten eine vermehrte Permeabilität sowie erhöhte Apoptoseraten nachgewiesen werden. Zudem wurde die Expression verschiedener Enzyme und Prostaglandine im Eicosanoid-Signalweg durch die Stimulation mit Rauchgasextrakten verändert. Von maßgebender Bedeutung ist eine hervorgerufene Reduktion des Prostacyclinsynthasegens, welche eine verminderte Vasodilatation zur Folge haben kann und deshalb das Auftreten einer Funktionsstörung im Endothel prädestiniert. Unsere Ergebnisse demonstrieren, dass der Signalweg der Eicosanoide folglich einen Schlüsselprozess in der endothelialen Dysfunktion einnehmen könnte. Iloprost schwächte in den durchgeführten Experimenten die Wirkung von Zigarettenrauch ab. Demgemäß scheint Iloprost die Endothelfunktionen zu stabilisieren und einer endothelialen Dysfunktion entgegenzuwirken. Die Daten der Studie liefern einen erweiterten Einblick in die zellulären Auswirkungen von Rauchgasextrakt und die therapeutische Wirkung von Iloprost. Als brauchbares Drug Screening Modell könnten CI HPMEC ARLT künftig auch in weiteren Studien genutzt werden, um die Auswirkungen anderer Schadstoffe oder Medikamente zu beurteilen.