Trpv4-abhängige Regulation der endothelialen Genexpression in einem nichtlaminaren Strömungsmodell sowie der neointimalen Proliferation nach Stentimplantation
In dem vorliegenden Projekt wurde die Expression der Gene Trpv4, NFATc1, Calcineurin, MEF2c, c-jun, c-fos, CREB1, CREB2, ICAM-1 und VCAM-1 in Abhängigkeit von nichtlaminarer Strömung untersucht. Diese steht im Gegensatz zur laminaren Strömung und wird im Zusammenhang mit pathologischen Prozessen des Gefäßsystems, wie der Instent-Restenose oder Arteriosklerose, diskutiert.Die Erzeugung nichtlaminarer Schubspannung in vitro erfolgte durch Einsatz eines Strömungsmodells, in welchem porcine Aortenendothelzellen für 3, 18 und 48 Stunden zyklischen Bewegungen des Kulturmediums ausgesetzt wurden. Um einen Zusammenhang zwischen Trpv4-Aktivierung und der Expression genannter Gene zu ermitteln, wurde das Experiment unter Trpv4-Inhibition mittels Ruthenium Rot wiederholt. In vivo wurden unbeschichtete Stents in porcine Koronararterien implantiert. Die Genexpression wurde mittels quantitativer Real-Time-PCR analysiert. Außerdem erfolgte im Bereich der gestenteten Koronararterien eine immunhistochemische Markierung der Proteine Trpv4, NFATc1 und pNFATc1 sowie CREB1. Des Weiteren wurde in einem porcinen Großtierprojekt die koronare Instent-Restenose nach Gabe von 4alphaPDD, einem Trpv4-Aktivator, im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle ermittelt. Die endotheliale Expression aller untersuchten Gene zeigte sich durch die erzeugte nichtlaminare Strömung in vitro beeinflussbar. Allerdings ließ sich die Verbindung zum Trpv4-Kanal aufgrund der bereits unter statischen Bedingungen festgestellten Expressionsunterschiede nicht mit Sicherheit nachweisen. Die Gentranskription von NFATc1, ICAM-1, VCAM-1 und c-jun war unter Einsatz von Ruthenium Rot vermindert. Bei Trpv4 und MEF2c war im Vergleich zur behandelten Gruppe die Expression in der unbehandelten Gruppe dagegen reduziert. Die übrigen Gene (c-fos, calcineurin, CREB1 und CREB2) wiesen ein unregelmäßiges Expressionsmuster auf.In der Analyse der Genexpression in gestenteten Koronararterien konnte für Trpv4, NFATc1, Calcineurin, CREB2, c-fos und ICAM-1 im Vergleich zur ungestenteten Kontrollkoronararterie eine erhöhte Transkription ermittelt werden, im Gegensatz zu MEF2C und CREB1, die keine Veränderung der Expression aufwiesen sowie zu c-jun, das sogar eine vorübergehende Downregulation zeigte.In der histomorphometrischen Analyse gestenteter Koronararterien zeigte sich nach Behandlung mit 4alphaPDD eine Steigerung der Instent-Restenose von 20 % im Vergleich zur Kontrolle. Dieses Ergebnis legt nahe, dass neben inflammatorischen Prozessen auch eine Trpv4-Aktivierung an der Proliferation und Migration von glatten Muskelzellen im Rahmen eines neointimalen Wachstums beteiligt sein könnte. Aufgrund der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit kann man schlussfolgern, dass nichtlaminare Strömung sowohl in vitro als auch in vivo Einfluss auf die endotheliale Gentranskription ausübt. Im Vergleich mit anderen Publikationen wurde die These, dass nichtlaminare und laminare Strömungen unterschiedliche biologische Folgen haben und insbesondere erstere für klinisch relevante pathologische Prozesse verantwortlich sind, bestärkt. Das Transkriptionsprofil von NFATc1, c-jun, ICAM-1 und VCAM-1 deutet auf einen Trpv4-bedingten Kalziumeinstrom in vitro hin. Aufgrund der Tatsache, dass Trpv4 verstärkend im Rahmen der Neointimaproliferation wirkt, ist eine Behandlung nach Stentimplantation mit chemischen Inhibitoren von Trpv4 als eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Instent-Restenose denkbar.
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