Die Bedeutung von Sphingolipid- und Purinrezeptoren in der Pathologie und Protektion der Atherosklerose

Abstract

Die Atherosklerose ist eine Abfolge verschiedener inflammatorischer Ereignisse. Eine entscheidende Rolle spielen dabei die Proliferation und Migration glatter Gefäßmuskelzellen (VSMC), die im pathologischen Zustand in die Mitose eintreten und aus der Media in die Intima wandern. Als Auslöser für die Veränderung des Verhaltens der VSMC kommen neben Wachstumsfaktoren wie PDGF oder VEGF auch Sphingolipide und Nukleotide in Frage. Die Promotionsarbeit hatte daher das Ziel, die Rolle der Sphingolipid- und Purinrezeptoren im Rahmen der Atherosklerose, und dabei insbesondere deren Auswirkungen auf die Proliferation und Migration der VSMC, zu untersuchen. Unter Einsatz der Sphingolipid-Rezeptoragonisten S1P, FTY720-P und AUY954 sowie selektiver Antagonisten, konnte eine S1P1 vermittelte Stimulation der Proliferation und Migration von VSMC nachgewiesen werden. S1P2 zeigte dagegen eine inhibierende Wirkung auf die Zellmigration. Die Aktivierung der endothelialen NO-Synthase in Endothelzellen erfolgt über S1P1 und S1P3 sowie unter Beteiligung der Proteinkinase Akt. Somit kommt den Sphingolipidrezeptoren gleichfalls eine protektive Funktion im Gefäß zu. Der Einfluss der Purinrezeptoren wurde speziell anhand des bislang noch wenig charakterisierten Dinukleotids Up4A untersucht. Eine Stimulation der VSMC mit dem Dinukleotid resultierte ebenfalls in einer gesteigerten Proliferations- und Migrationsantwort der Zellen. Die Migration der VSMC zeigte eine direkte Abhängigkeit von dem Matrixprotein Osteopontin, welches im Zuge der Up4A- Stimulation vermehrt exprimiert und sekretiert wird. Sowohl für die VSMC- Migration als auch für die Osteopontin-Expression konnte mit Hilfe verschiedener Rezeptorantagonisten eine dominante Rolle des P2Y2-Rezeptors nachgewiesen werden. An der intrazellulären Signalweiterleitung sind die MEK1/ERK1/2-Kaskade sowie der Transkriptionsfaktor CREB beteiligt. Durch den Nachweis einer direkten Phosphorylierung des PDGF-Rezeptors nach Up4A- Stimulation im Western Blot sowie unter Einsatz der siRNATechnik, präsentiert die Arbeit zudem Hinweise auf eine mögliche Cross-Kommunikationen zwischen dem P2Y2-Purinorezeptor und der PDGF-Rezeptortyrosinkinase. Den untersuchten Sphingolipid- und Purinrezeptoren kommen somit im Rahmen der Atherosklerose sowohl pathologische als auch protektive Funktionen zu. Welche Eigenschaft letztlich zum Tragen kommt ist u.a. abhängig vom Expressionsmuster der jeweiligen Rezeptoren sowie von der Menge und Art des Agonisten.

Atherosclerosis represents a subset of multiple inflammatory events. A crucial part is assumed by the proliferation and migration of vascular smooth muscle cells (VSMC) which enter into mitosis in a pathological condition and migrate from the media into the intima. This change of behavior is not only triggered by growth factors like PDGF or VEGF but can also be provoked by sphingolipids as well as nucleotides. Therefore this doctoral research study aimed to investigate the role of sphingolipid and nucleotide receptors in atherosclerosis with special regard to their impact on proliferation and migration of VSMC. By using the sphingolipid receptor agonists S1P, FTY720-P and AUY954 as well as selective antagonists a S1P1 mediated proliferation and migration of VSMC could be shown. In contrast, S1P2 revealed an inhibitory effect on cell migration. The activation of the endothelial nitric oxide synthase in endothelial cells was mediated by S1P1 and S1P3 and associated with Akt protein kinase. Thus, sphingolipid receptors display also protective functions in the vascular system. The investigation of the purinoreceptors focused on the dinucleotide Up4A which is only little characterized so far. A stimulation of VSMC with this dinucleotide resulted in an increased proliferation and migration response of these cells. The migration of VSMC revealed a direct connection to the matrix protein osteopontin whose expression and secretion is elevated after Up4A stimulation. By using several receptor antagonists a dominant role of the P2Y2 receptor could be shown for VSMC migration as well as osteopontin expression. The MEK1/ERK1/2 cascade and the transcription factor CREB are activated in the intracellular signal transmission. Furthermore, this research study provides evidence for a potential cross-communication of the P2Y2 receptor and the PDGF receptor by demonstrating a direct phosphorylation of the PDGF receptor after Up4A stimulation by western blot and the use of siRNA technique. The investigated sphingolipid and nucleotid receptors display pathologic as well as protective functions in atherosclerosis. Which of these functions appear to have a more prominent effect depends on the particular receptor patterns as well as the amount and type of agonists.