Hypoxieabhängige Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies in Zellen der pulmonalen Strombahn : die Rolle von NADPH-Oxidasen

Abstract

Superoxidradikale gelten als Mediatoren der HPV, einem essentiellen Mechanismus der Lunge, der die Blutperfusion an die alveoläre Ventilation anpasst. Es ist unklar, ob die O2--Bildung während einer Hypoxie ansteigt oder abfällt und woher die O2--Radikale stammen. Diese gegensätzlichen Hypothesen hängen nicht zuletzt auch mit technischen Schwierigkeiten bei der Detektion von reaktiven Sauerstoffspezies zusammen.Die Hypoxieabhängige O2--Freisetzung wurde an PASMC, ASMC sowie den entsprechenden PAFB und AFB aus Kaninchen durch einen Vergleich normoxischer und hypoxischer Exposition über einen Messzeitraum von jeweils 30 Minuten untersucht. Die Detektion von ROS wurde mit Hilfe der ESR Spektroskopie unter Verwendung des sogenannten spin probes CP-H durchgeführt. Die Quantifizierung von O2- erfolgte mittels paralleler Durchführung der Experimente in An- und Abwesenheit von SOD.Unter normoxischen (21% O2) sowie verschiedenen hypoxischen Bedingungen (10%, 5%, 3% O2) wurde keine O2--Freisetzung detektiert, was mit dem unteren Detektionslimit des ESR Spektroskopiegerätes in Zusammenhang stehen kann. Eine Stimulierung der Zellen mit Phorbolmyristatacetat löste jedoch eine signifikant erhöhte O2--Freisetzung der PASMC bei 5% O2 verglichen mit 21% O2 aus. Die ASMC, PAFB und AFB zeigten allerdings keine hypoxieabhängige O2--Freisetzung. Die Hypoxie-induzierte O2--Freisetzung aus den PASMC konnte durch den NAD(P)H-Oxidase-Inhibitor AEBSF vollständig inhibiert werden.Diese Daten legen nahe, dass in der pulmonalen Strombahn eine hypoxieabhängige vermehrte O2--Freisetzung aus NAD(P)H-Oxidasen stammt und es die Spezifität glatter pulmonalarterieller Muskelzellen ist, als Sauerstoffsensoren der akuten HPV zu fungieren. Superoxide radicals play a pivotal role in the regulation of hypoxic pulmonary vasoconstriction. They are suspected to be the mediators of HPV, an essential mechanism of the lung that adapts the lung perfusion to the alveolar ventilation. It is not evident, whether O2--release is increased or decreased under hypoxia. And the source of O2- remains unknown. These controversial hypotheses are not only dependent on technical difficulties in the detection of reactive oxygen species. I investigated the hypoxia dependent release of O2- on PASMC, ASMC, PAFB and AFB of rabbits and compared the O2--Levels over a time period of 30 minutes. ROS were detected using the electron spin resonance spectroscopy and the spin probe CP-H. To quantify O2-, SOD in parallel experiments was used.No significant O2- release could be detected under normoxia or different grades of hypoxia. The reason was probably the low detection limit of the ESR spectroscopy. However, the stimulation of the cells with PMA showed a significant increase of O2--release of the PASMC at 5% O2 compared to 21% O2. The ASMC, PAFB and AFB showed no significant changes in O2--relase under hypoxic conditions.Additionally, the hypoxia-induced release of O2- could be fully reversed with the NAD(P)H oxidase inhibitor AEBSF.These data support the notion of an increased superoxide release as a specific feature of pulmonary artery smooth muscle cells in the pulmonary vasculature and support the concept that such mechanisms contribute to the regulation of HPV.