dc.contributor.author
Tölle, Markus
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:06:38Z
dc.date.available
2013-01-17T13:45:52.004Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2064
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6266
dc.description.abstract
Themengebiet 1 Bedeutung neuartiger endothelial sezernierter vasoaktiver
Mediatoren auf den Gefäßtonus Eine Fragestellung war es, neue vasoaktive
Mediatoren aus dem Überstand von stimulierten HMEC zu isolieren. Durch eine
Kombination aus chromatographischen, massenspektrometrischen und
physiologischen Versuchen konnten zwei purinerge Mediatoren, Up4A und Ap4,
isoliert werden, die eine potente vasoaktive Wirkung auf das renale
Perfusionssystem ausüben. Up4A ist das erste gemischte
Dinukleosidpolyphosphat, das sowohl P2X als auch P2Y Rezeptoren aktiviert. Am
Modell der isoliert perfundierten Rattenniere zeigt Up4A eine Katecholaminen
vergleichbare vasoaktive Wirkung. Durch die Aktivierung des P2X1,3 induziert
Up4A einen potenten, aber selbstlimitierenden Anstieg des Perfusionsdrucks,
der über die Desensitisierung des P2X1 zu erklären ist. Durch die Aktivierung
des P2Y2 induziert Up4A einen geringeren, aber kontinuierlichen
Perfusionsdruckanstieg. Durch den Einfluss von Up4A sind damit sowohl
kurzfristige potente Änderungen der lokalen Flussverhältnisse als auch
langanhaltende systemische Blutdruckmodifikation möglich. Die erhöhte Up4A
Plasmakonzentration bei juvenilen Hypertonikern ist mit wichtigen klinischen
Parametern, wie linksventrikuläre Wanddicke und IMT, assoziiert. Ap4 konnte
zum ersten Mal aus humanen Zellen isoliert werden. Unter den purinergen
Mediatoren ist Ap4 dasjenige mit der größten vasoaktiven Potenz im renalen
Gefäßsystem, wobei eine hohe Affinität zum P2X1 besteht. Im Gegensatz zu ATP,
das schnell durch endogene Endonukleasen abgebaut wird, zeigt Ap4 eine
deutlich geringere Abbaurate. Damit scheint es sich um ein Mononukleotid zu
handeln, das aufgrund seiner hohen vasoaktiven Potenz neben der parakrinen
Sekretion auch im Rahmen einer endokrinen Sekretion eine Wirkung auf den
systemischen Blutdruck ausübt. Neben der direkten vasoaktiven Wirkung über die
Aktivierung von P2 Rezeptoren konnte gezeigt werden, dass purinerge Mediatoren
die Vasoaktivität anderer bekannter Mediatoren, wie beispielsweise AngII,
durch Aktivierung der RhoK potenzieren kann. Die Phosphorylierung der MLC in
VSMC ist ein bedeutender Parameter für den vaskulären Gefäßtonus. Das Ausmaß
dieser MLC Phosphorylierung ist stark abhängig von der Aktivität der
Kalzium/Calmodulin abhängigen MLC Kinase und der Aktivität der MLC
Phosphatase. Durch eine kalziumunabhängige Verminderung der Aktivität der MLC
Phosphatase kann somit bei unveränderter intrazellulärer Kalziumkonzentration
der Vasotonus steigen. Diese Verminderung wird durch RhoA induziert, das die
RhoK stimuliert, die die MLC Phosphatase phosphoryliert und damit inhibiert.
Dadurch wird eine gesteigerte Sensibilisierung der Zellen gegenüber der
intrazellulären zytosolischen Kalziumkonzentration bewirkt. Gp5G aktiviert
über die Stimulation des P2Y4 und/oder P2Y6 RhoA, so dass eine
Sensibilisierung des renalen Perfusionssystems beispielsweise für die AngII
induzierte Vasokonstriktion induziert wird. Nukleotide können somit zu einer
Erniedrigung der EC50 von bekannten Vasokonstriktoren bei unveränderter Vmax
über die Kalziumsensibilisierung beitragen. Themengebiet 2 Bedeutung von neuen
endogenen Faktoren auf die Atherogenese In einer initialen Arbeit konnten
erstmalig die Lysophospholipide S1P, SPC und LSF als die HDL assoziierten
Moleküle identifiziert werden, die für direkte zellvermittelte Effekte von HDL
verantwortlich sind, wie beispielsweise die S1P3 vermittelte eNOS Aktivierung
über Stimulierung der PI3-K und Akt. In einer Folgearbeit zeigte der oral
verfügbare Lysophospholipid basierten Immunmodulator FTY720 die gleichen
Eigenschaften wie HDL und S1P. FTY720 aktiviert S1P1,3,4,5 Rezeptoren. Nach
Aktivierung des S1P3 werden PI3-K und Akt stimuliert, was in einer eNOS
Aktivierung resuliert. Somit stellt eine Lysophospholipid basierte Therapie
einen interessanten neuen Ansatz auch außerhalb der Immunsuppression dar. Die
ermittelten in vitro Erkenntnisse der möglichen antiatherosklerotischen
Wirkung von FTY720 durch eNOS Stimulation konnten anschließend in einem
Tiermodell der induzierbaren Atherosklerose, einer ApoE-/- Maus, in vivo
reproduziert werden. Nach Fütterung der Tiere mit FTY720 konnte eine
reduzierte Atherosklerosebildung beobachtet werden. In einer weiteren Arbeit
konnte der Effekt auf die MCP1 Expression und Sekretion ebenfalls für HDL, S1P
und SPC nachgewiesen werden. Die Thrombin induzierte MCP1 Expression und
Sekretion aus VSMC wird durch HDL, S1P und SPC über die Stimulation des S1P3
inhibiert. In der Signaltransduktion wird die NADPH Oxidase und damit die ROS
abhängige Stimulation der MCP1 Expression inhibiert. Erstmalig konnten somit
die HDL assoziierten Lysophospholipide als funktionelle antiatherosklerotisch
wirksame HDL Komponenten und der S1P3 als funktioneller HDL Rezeptor
identifiziert werden. Es konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass Up4A über
die Aktivierung purinerger Rezeptoren, wie die des P2Y2, ein potenter Induktor
des proatherogen wirkenden Zytokins MCP1 über die Aktivierung der NADPH
Oxidase und Produktion von Sauerstoffradikalen ist. Somit beeinflusst Up4A
über purinerge Rezeptoren neben dem Gefäßtonus auch über strukturelle
Gefäßwandveränderungen die vaskuläre Regulation, was die Bedeutung des
purinergen Systems unterstreicht.
de
dc.description.abstract
Topic 1 The role of novel secreted endothelial vasoactive mediators on
vascular tone One aim was to isolate new vasoactive mediators from the
supernatant of stimulated HMECs. Using a combination of chromatographic, mass
spectrometric and physiological experiments, two purinergic mediators,
uridine-adenosine tetraphosphate (Up4A) and adenosine tetraphosphate (Ap4),
could be isolated with potent vasoactive properties on renal vasculature. Up4A
is the first mixed dinucleosidpolyphosphate activating both P2X and P2Y
receptors. In the model of isolated perfused rat kidney, Up4A has vasoactive
properties comparable with that of catecholamines. By activation of P2X1 and 3
receptors, Up4A induces a potent, but self-limiting increase of the perfusion
pressure, which can be explained by desensitization of the P2X1 receptor. By
activation of the P2Y2 receptor, Up4A induces a lower but continuous increase
of the perfusion pressure. Due to the influence of Up4A, short and potent
changes of the local blood flow as well as long-lasting systemic blood
pressure modifications are therefore possible. The increased plasma
concentration of Up4A in juvenile hypertensives is associated with important
clinical parameters, such as left ventricular wall thickness and intima media
thickness. Another mononucleosidpolyphosphate, Ap4, could be isolated for the
first time from human cells. Among purinergic mediators, Ap4 is that with the
highest vasoactive potency due to the highest affinity to the P2X1 receptor.
In contrast to ATP, which is rapidly degraded by endogenous endonucleases, Ap4
shows a significantly lower rate of degradation. Therefore, Ap4 seems to be a
mononucleosidpolyphosphate with potent paracrine as well as potent systemic
vasoactive effects. The vasoactive potency of other mediators, like
angiotensin II (AngII) can be enhanced by mononucleosidpolyphosphates like
Gp5G via stimulation of Rho kinase (RhoK). The phosphorylation of myosine
light chain (MLC) in vascular smooth muscle cells (VSMC) is an important
parameter for the vascular tone. The extent of the MLC phosphorylation is
dependent on the activity of the calcium/calmodulin dependent MLC kinase and
MLC phosphatase. By inhibition of MLC phosphatase, which is calcium
independent, the vasotonus could be altered in the presence of unchanged
intracellular calcium concentration. This inhibition of MLC phosphatase is
induced by RhoA, which stimulates RhoK leading to a phosphorylation and
inhibition of MLC phosphatase. The effected cells show an increased
sensitization to the intracellular cytosolic calcium concentration. In the
renal vasculature, RhoA is activated by Gp5G via activation of P2Y4 and/or
P2Y6 leading to a sensitization of this system to other vasoconstrictors, like
AngII. Topic 2 The role of novel endogenous mediators on atherogenesis In an
initial work, the lysophospholipids sphingosine-1-phosphate (S1P),
sphingosylphosphorylcholin (SPC) and lysophosphatide (LSF) could be identified
as the HDL associated molecules responsible for direct cell mediated HDL
effects, like eNOS stimulation via S1P3 receptor and ongoing activation of PI3
kinase and Akt. In a subsequent work, the results could also be shown for the
lysophospholipid based immunmodulator FTY720. FTY720 activates S1P1 and S1P3-5
receptors. Therefore, a lysophospholipid-based therapy could be an interesting
approach for vascular treatment. The in vitro results could be validated in an
animal model of inducible atherosclerosis, the ApoE knock-out mice. After
feeding these mice with FTY720, the burden of atherosclerosis was
significantly reduced in vivo. In a further study it could be shown that the
MCP-1 expression and secretion from VSMCs after stimulation with thrombin was
inhibited by HDL, S1P and SPC via stimulation of the S1P3 receptor and
inhibition of the NADPH oxidase leading to a reduced ROS concentration. In
summary, it could be shown for the first time that the HDL associated
lysophospholipids are functional relevant components of HDL and that the S1P3
receptor is a functional HDL receptor. Moreover, it could be shown that
purinergic agonists, like Up4A, are potent proatherogenic mediators. Up4A
induce the MCP-1 expression and secretion via the P2Y2 receptor and activation
of NAPDH oxidase and enhanced ROS production.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
atherosclerosis
dc.subject
high densitiy lipoprotein
dc.subject
purinergic system
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Identifizierung und Charakterisierung neuer vasoaktiver Substanzen und
endogener atheroprotektiver Faktoren in der vaskulären Regulation
dc.contributor.firstReferee
Professor Dr. U. Wenzel
dc.contributor.furtherReferee
Professor Dr. H. Mischak
dc.date.accepted
2012-07-09
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000044924-1
dc.title.translated
Identification and characterisation of novel vasoactive substances and
endogenous atheroprotective mediators within vascular regulation
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000044924
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000012829
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open access