Veränderungen mitochondrialer Atmungskettenfunktionen in pulmonalarteriellen glatten Muskelzellen unter chronischer Hypoxie : respirometrische und Remissions-Spektrophotometrische Untersuchungen
Die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion (HPV) ist eine physiologische Anpassungsreaktion der Lungengefäße an Hypoxie. Dieser als von-Euler-Liljestrand-Mechanismus bekannte Vorgang dient zur Optimierung des Gasaustausches. Unter chronischer Hypoxie (z.B. COPD, Höhenaufenthalt) kommt es jedoch zu pathologischen Umbauvorgängen, die zu vaskulärem Remodeling und pulmonaler Hypertonie führen können. Als Sensor- und Effektorzellen konnten pulmonalarterielle glatte Gefäßmuskelzellen (PASMCs) identifiziert werden, welche durch Ca2+-Einstrom kontrahieren und angeregt durch Transkriptionsfaktoren, wie z.B. HIF proliferieren. Mitochondrien sind sowohl am akuten Sauerstoffsensing als auch bei den chronischen Remodelingprozessen beteiligt. Möglicherweise spielen dabei die mitochondriale ROS-Produktion und metabolische Veränderungen eine Rolle.Ziel dieser Arbeit war es daher zu untersuchen, ob sich die mitochondriale Atmung sowie der Redox-Status mitochondrialer Atmungskettencytochrome in PASMCs unter chronischer Hypoxie verändern. Verglichen wurden die Ergebnisse mit Veränderungen in aortalen SMCs (ASMCs). In einer kombinierten Messung aus Respirometrie und Remissions-Spektrophotometrie wurden die mitochondriale Sauerstoffaffinität, die mitochondriale Atmung und der Redox-Status der Cytochrome untersucht. Nach Etablierung eines validen Zellkulturmodels wurden Messungen an 24 Std und 48 Std hypoxisch (1 % O2) inkubierten Zellen durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass bei Verwendung von 10 % FCS im Versuchsmedium die Zellkulturbedingungen hinsichtlich Aussaat oder Passage keinen Einfluss auf die Sauerstoffaffinität (p50) oder den maximalen Sauerstoffverbrauch (Vmax) haben. Serumarme Zellen (1 % FCS) dagegen wiesen im Vergleich zu serumreichen Zellen (10 % FCS) niedrigere Werte für beide Parameter auf. Nach hypoxischer Inkubation wurde nach 24 Std eine Abnahme von Vmax gesehen, welche nach 48 Std zunahm. Eine Reduktion der Sauerstoffaffinität konnte nach 48 Std hypoxischer Inkubation detektiert werden. Dabei veränderte sich die Mitochondrienzahl, gemessen an der Citrat-Synthase-Aktivität, nicht. In aortalen Vergleichszellen nahm die Sauerstoffaffinität nach 24 Std hypoxischer Inkubation stärker als in PASMCs ab, der maximale Sauerstoffverbrauch war vergleichbar mit demjenigen in PASMCs. In der Spektrophotometrie zeigte sich kein Unterschied in der pO2-abhängigen cytochromalen Reduktion bei hypoxisch inkubierten Zellen. Zusammenfassend zeigte sich eine verminderte Atmung und Sauerstoffaffinität hypoxisch inkubierter PASMCs, die möglicherweise Auswirkungen auf die Proliferation und das vaskuläre Remodeling unter chronischer Hypoxie haben.
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