Untersuchung der Rolle von Erythrozyten bei der Regulation des hydrostatischen Lungenödems
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit Hilfe des Antrages konnte gezeigt werden, dass intrakapillar infundiertes ATP im Rahmen eines erhöhten linkaartrialen Druckes von 10 cmH2O zu einer Zunahme von Ca2+- Oszillationen in Endothelzellen pumonaler Venolen führt. Die alleinige Druckerhöhung hatte keine Auswirkung auf dieses Ca2+-Signal. Der unspezifische P2Y-Rezeptorantagonist Suramin inhibierte die ATP-induzierte Ca2+-Antwort. Die intrakapilläre Infusion von isolierten autologen Erythrozyten während der linksatrialen Druckerhöhung führte zu demselben endothelialen Ca2+-Signal in den Venolen, wie es bereits durch ATP induziert wurde. Das ATP hydrolysierende Enzym Apyrase inhibiert jenes. In vitro konnte gezeigt werden, dass ATP vor allem über den Purinrezeptor P2Y2 und nachgeschaltet über die IP3-Kaskade endotheliale Ca2+-Oszillationen hervorruft, allerdings nur dann, wenn die Endothelzellen konfluent sind und interzelluläre Verbindungen über gap junctions ausbilden. Ferner konnten wir zeigen, dass ATP über den beschriebenen Signalweg zur Reorganisation des endothelialen Zytoskeletts und zur Stärkung der endothelialen Barriere führt. Wir folgern daraus, dass das pulmonale Endothel erhöhte linksatriale Drucke dadurch registriert, dass unter diesen Bedingungen durch Erythrozyten ATP freigesetzt wird, welches dann als Signalmolekül fungiert. Damit sind die Ziele eins und zwei des Antrages untersucht. Des weiteren vermuten wir auf Grund der Ergebnisse, dass dieses Ca2+-Signal zur Stärkung der endothelialen Barrierfunktion und damit zur Vermeidung eines Lungenödems dient. Diese Hypothese, welche im Antrag als Ziel drei formuliert wurde, ist nur zum Teil verifiziert, da hierzu bislang nur in vitro-Versuche durchgeführt wurden. Die notwendigen in situ-Versuche an den Wildtyp- bzw. P2Y2-knockout-Mäusen sind bereits initiiert. Das vierte Ziel des Antrages war zu untersuchen, ob das durch den erhöhten linksatrialen Druck erzeugte endotheliale Ca2+-Signal auf das Alveolarepithel weitergeleitet werden kann mit dem Ziel, dort die alveoläre Flüssigkeitsrückresorption zu regulieren. Die dazu notwendige Charakterisierung der Alveolarepithelzellen hinsichtlich ihrer Purinrezeptoren ist erfolgt. Die weiteren Experimente wurde allerdings erstmal zurückgestellt, da die Untersuchung des Mechanismus zur Polarisation der Endothelzellen und der damit verbundenen Inkativierung der Purinrezeptoren auf der luminalen Seite der Endothelzellen im Vordergrund steht. Diese Versuche waren initial nicht geplant, haben sich aber im Rahmen des förderten Projektes als neues uns notwendiges Aufgabenfeld herauskristallisiert. Demnach konnte durch die Förderung des Antrages erstmals gezeigt werden, dass Endothelzellen pulmonaler Venolen eine Erhöhung des pLA und die damit verbundene transkapillare Filtration dadurch erkennen, dass das durch Erythrozyten freigesetzte ATP unter dieser Bedingung eine Ca2+-abhängige Signalkaskade initiiert, die zur Stärkung der endothelialen Barriere im Sinne eines physiologischen Schutzmechanismus beiträgt. Unklar ist noch, welche Rolle die Endothelzellpolarisation bei der Aktivierbarkeit von Purinrezeporen spielt. Dieses sich im Rahmen des Projektes herauskristallisierende neue Arbeitsfeld wird derzeit bearbeitet. Zukünftig wäre vorstellbar zu untersuchen, unter welchen pathophysiologischen Bedingungen, wie z.B. der Sepsis, der beschriebene endotheliale Sensingmechanismus zur Verstärkung der endothelialen Barriere gestört ist.
