Thrombin-induzierte Differenzierung neonataler glatter Gefäßmuskelzellen

Abstract

Glatte Gefäßmuskelzellen sind aufgrund ihrer Kontraktionsfähigkeit wesentlich an der Regulation des Blutdrucks und der Blutzirkulation beteiligt. Im Gegensatz zu Skelett- und Herzmuskelzellen sind sie jedoch nicht terminal differenziert und können durch verschiedene Stimuli zur phänotypischen Modulation angeregt werden. Diese Veränderung des Phänotyps ist eine wesentliche Voraussetzung zur Entwicklung von Atherosklerose. Im Rahmen dieser Prozesse kommt es zu einer Erhöhung der Proliferationsrate glatter Gefäßmuskelzellen. Parallel dazu kommt es zu einer verminderten Expression kontraktiler Proteine, wie z.B. SM-MHC, die typisch für differenzierte glatte Gefäßmuskelzellen sind. Von therapeutischem Interesse ist es daher diesen Vorgang der Dedifferenzierung zu inhibieren und eine Differenzierung glatter Gefäßmuskelzellen zu induzieren. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Signaltransduktionsmechanismen zu identifizieren und zu charakterisieren, die in vitro an der phänotypischen Modulation neonataler glatter Gefäßmuskelzellen beteiligt sind. Um dieser Fragestellung nachzugehen wurde die Thrombin- induzierte Steigerung der SM-MHC-Promotor-Aktivität in neonatalen glatten Gefäßmuskelzellen der Ratte untersucht. Thrombin führt dabei über die Aktivierung eines Proteinase aktivierten Rezeptors zu einer Aktivierung des Gi-Proteins. Eine Beteiligung an der Signalkaskade durch andere G-Proteine, die an den Proteinase aktivierten Rezeptor koppeln, konnte ausgeschlossen werden. Außerdem konnte die Gβγ-Untereinheit des Gi-Proteins als die Untereinheit identifiziert werden, über die das Signal vermittelt wird. Als weiterer Bestandteil der Signalkaskade konnte eine intrazelluläre Ca++-Konzentrationserhöhung nachgewiesen werden. Weiterhin führt das Signal über die Kinase MEK zu einer biphasischen Kinetik der ERK1/2-Phosphorylierung. Diese biphasische Kinetik bewirkt eine Aktivierung des SM-MHC Promotors und somit einer Expression von SM-MHC.

Vascular smooth muscle cells (VSMC) are due to their possibility of contraction essentially involved in the regulation of bloodpressure and bloodcirculation. In contrast to skeletalmuscle- or heartmusclecells they are not terminal differentiated and can undergo a phenotypical modulation by many stimuli. This change in the phenotye is an important condition for the pathogenesis of atheriosclerosis. In the context of this process it comes to an increase of proliferation of VSMC. Parallel there is also o a decreased expression of contractile proteins such as smooth muscle- myosin heavy chain (SM-MHC), which are typical for VSMC. It could be therefore of therapeutical interest to inhibit this process of dedifferentiation and to induce a differentiation of VSMC. The target of this work was to identify and to characterize mechanisms of signaling, which are involved in the penotypical modulation of VSMC. To answer these questions, the thrombin induced increased SM-MHC-promoter-CAT-activity in VSMC of the rat which was examined. Thrombin activates trough a proteinase activated receptor a Gi-protein. A paticipation at this signalling cascade of other G-proteins at this receptor could be excluded. Furthermore it could be showed, that the Gβγ-subunit of the Gi- protein is involved in the cascade. As another part of the cascade an intracellular increase of calcium was proven. Further on, the signal leads by the kinase MEK to a biphasic phosphorylation of the extracellular signal- regulated kinase (ERK). This biphasic kinetics affects an activation of the SM-MHC promoter and therefore an expression of SM-MHC.