Diadenosinpolyphosphate induzieren über die Aktivierung von MAP-Kinasen Proliferation von neonatalen glatten Gefäßmuskelzellen

Abstract

Die Diadenosinpolyphosphate Ap3A und Ap4A induzieren im Gegensatz zu den Diadenosinpolyphosphaten Ap5A und Ap6A in neonatalen glatten Gefäßmuskelzellen der Ratte proliferative Wirkungen. Die Vermittlung des mitogenen Signals erfolgt dabei über einen Signalweg, der mit einer Aktivierung purinerger G-Protein gekoppelter P2Y-Rezeptoren beginnt und mit der Phosphorylierung der MAP-Kinasen ERK1/2 endet, die wiederum, transloziert in den Zellkern, nukleäre Transkriptionsfaktoren regulieren, um proliferative Signale zu übermitteln. Dabei enthält dieser Signaltransduktionsweg essentielle Komponenten wie der PLCb, die einerseits über die a-Untereinheit der Pertussistoxin-insensitiven Gq-Familie und andererseits über den bg-Komplex der durch Pertussistoxin inhibierbaren Gi-Familie aktiviert werden kann. Die PLCb generiert über die Hydrolyse des Phospahtidylinositol-4,5-bisphosphat IP3, das zu einer Sekretion des im endoplasmatischen Retikulums gespeicherten Kalziums führt, und DAG, das über die Aktivierung der PKC die Ras/Raf/MEK/ERK-Kaskade induziert. Des weiteren konnte gezeigt werden, dass bei der Aktivierung dieser Kaskade auch der EGF-Rezeptor beteiligt ist, der über eine durch den bg-Komplex des Gi- Proteins modulierte Transaktivierung induziert wird. Eine Kopplung der G-Proteine der G12 -Familie an P2Y-Rezeptoren, die durch die in dieser Arbeit untersuchten Diadenosinpolyphosphate aktiviert werden, konnte nicht gezeigt werden. Auch konnte kein Hinweis darauf gefunden werden, dass die untersuchten Diadenosinpolyphosphate neben der mitogenen Wirkung differenzierende Eigenschaften besitzen. Die unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen Diadenosinpolyphosphate werden darauf zurückgeführt, dass sie abhängig sind von der Expression der entsprechenden Rezeptoren auf den Zellen, von den differenzierten Affinitäten der einzelnen Diadenosinpolyphosphate zu den exprimierten Rezeptorsubtypen und von dem Vorhandensein von Enzymen, die die Diadenosinpolyphosphate zu weiteren aktiven Metaboliten abbauen, die wiederum eigenständige Wirkungen entfalten.

The diadenosine polyphosphates Ap3A and Ap4A have been characterized as extracellular mediators controlling proliferation of vascular smooth muscle (VSM) cells which is a key event in atherogenis. It has been shown that Ap3A and Ap4A in contrast to Ap5A and Ap6A activate the G protein-coupled purinoreceptors P2Y. The P2Y receptor activation by Ap3A and Ap4A was coupled to a pertussis toxin-insensitive Gaq protein or a pertussis toxin-sensitive Gbg subunit released from the Gi subfamily of heterotrimeric G proteins, triggering phosphoinositide hydrolysis and subsequent activation of PKC and Ras/Raf/MEK/ERK cascade. Additionally, Ap3A and Ap4A elevated cytosolic Ca2+ concentrations. This elevation was independent of the concentration of extracellular calcium and was significantly reduced by the antagonist thapsigargin what showed the imprtance of Ca2+ release from cellular stores. The involvement of G12/13 subfamily of heterotrimeric G proteins in this described signaling pathway could not be shown. The several properties of the diadenosine polyphosphates Ap3A, Ap4A, Ap5A and Ap6A can be explained by different expression of P2Y receptors on vascular smooth muscle cells, the number of phosphate groups (n= 3-6) and the presence of surface-located enzymes, which can hydrolize diadenosine polyphosphates to active metabolites with a diversity of other actions.