Expression von Parathormone-related Peptide in koronaren Endothelzellen und der glatten Gefäßmuskulatur

Abstract

Das Parathormon related peptide (PTHrP) wird im gesamten Gefäßsystem einschließlich der koronaren Endothelzellen exprimiert. ImGegensatz zu den benachbarten Glattmuskelzellen, welche bislang hinsichtlich PTHrP eingehend untersucht wurden, hat man die koronarenEndothelzellen nur als Produktionsstätte des Ventrikels angesehen. Aus diesem Grund blieben bisher die PTHrP-Expression und seinebiologische Rolle in diesen Zellen ungeklärt. Deshalb habe ich mich dafür interessiert, ob eine Stimulation a-adrenerger bzw. AT-Rezeptoren die Expression in den koronarenEndothelzellen steigert und ob das endogen exprimierte PTHrP einen sogenannten intrakrinen Effekt in diesem Zelltyp ausübt. Besondersinteressant ist diese Fragestellung vor dem Hintergrund, daß diese Zellen keine klassischen Zielzellen des Peptidhormones darstellen, dasie nicht den korrespondierenden PTHrP-Rezeptor besitzen, wie das z. B. bei den Glattmuskelzellen der Fall ist. Was anhand der Ergebnisse gezeigt werden konnte ist die Tatsache, daß durch Stimulation der Zellen mit der a-adrenergen SubstanzPhenylephrin im Vergleich zur Stimulation mit Angiotensin II, eine deutliche Steigerung in der Expression des PTHrP hervorgerufen werdenkonnte. Dieser Effekt konnte jedoch nicht im Stadium der Konfluenz reproduziert werden. Im Gegensatz dazu erhielten wir in denGlattmuskelzellen ein genau umgekehrtes Bild, da hier nur Angiotensin II eine signifikante Expressionssteigerung hervorrief. Deshalb wollte ich mehr über die Lokalisation des endogenen PTHrP in den verschiedenen Proliferationsstadien mit Hilfe derImmunfluoreszenz in Erfahrung bringen. Die Ergebnisse zeigten, daß der Anteil an PTHrP, welcher in den Kern transloziert wird, umsogrößer ist, je mehr sich die Zellen dem Konfluenzstadium nähern. Diese Tatsache war für mich Anlaß zu vermuten, daß das Peptidhormoneinen intrakrinen Effekt auf die koronaren Endothelzellen ausübt. Mit Hilfe der Transfektion der Zellen mit Antisense-Oligonukleotiden gegen PTHrP und der daraus sich ergebenden Herabregulierungseiner Expression untersuchte ich seinen möglichen Einfluß auf die Proliferation bzw. Apoptose. Im Bezug auf die Proliferation ergaben sich keine Hinweise auf eine Beeinflussung. Bei der Betrachtung der Endothelzellen in denunterschiedlichen Konfluenzstadien konnte mit Hilfe einer UV-Bestrahlung in Zellen, in denen der Anteil des nukleären PTHrPnormalerweise erhöht wäre, eine stärkere Apoptoserate als unter Basalbedingungen hervorgerufen werden. Im Gegensatz dazu wurdedurch eine erhöhte Expression des PTHrP - welche durch Phenylephrin vermittelte wurde - , der Anteil der apoptotischen Zellen sowohlgegenüber Basalbedingungen als auch unter UV-Induktion deutlich vermindert. Zusammenfassend läßt sich anhand der Ergebnisse der vorliegenden Studie sagen, daß in koronaren Endothelzellen diePTHrP-Expression durch eine a-Adrenozeptor-Stimulation in einer Zellzyklus-abhängigen und Zelltyp-spezifischen Art und Weise reguliertwird. Diese Studie zeigt eine neue biologische Rolle des PTHrP im Gefäßbett auf, da über den nachgewiesenen intrakrinen Effekt dasPeptidhormon einen Anteil am Schutzmechanismus der Endothelschicht vor Apoptose besitzt. Parathyroid hormone related peptide (PTHrP) is expressed throughout the vascular system including coronary endothelial cells. Theregulation of endothelial PTHrP expression and the role of PTHrP expression in endothelial cells is not clear. The present study investigatesthe question whether stimulation of a-adrenergic or angiotensin II receptors increases endothelial expression of PTHrP and whetherendogenously expressed PTHrP exerts intracrine effects in coronary endothelial cells. It was found that stimulation of alpha1A-adrenoceptors, but not that of angiotensin II, increases cellular expression of PTHrP in growing, butnot in growth arrested, coronary endothelial cells. Angiotensin II increases the expression of PTHrP in smooth muscle cells, but not inendothelial cells. PTHrP enters the nucleus of endothelial cells at the stadium of confluence. This suggests an intracrine effect of PTHrP. It was furtherinvestigated whether downregulation of endogenous PTHrP expression by transfection with antisense oligonucleotides alters cellproliferation or apoptosis resistance in growing or non-growing endothelial cells. Downregulation of PTHrP did not modify cell proliferationbut increased the amount of UV-induced apoptosis. An increased expression of PTHrP in cells pre-treated with an a-adrenoceptor agonistreduced basal rate of apoptosis and improved resistance against UV-induced apoptosis. These results indicate a novel intracrine effect ofPTHrP in coronary endothelial cells that improves cell survival. In endothelial cells, the expression of PTHrP is regulated by alpha-adrenoceptor stimulation in a cell-cycle dependent and cell-type specificmanner.