Die Bedeutung der hämatogenen NO-Synthese für die vaskuläre Homöostase
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im plasmatischen Kompartiment des zirkulierenden NO-Pools stellen S-Nitrosothiole und Nitrit wesentliche Speicher dar, aus denen unter bestimmten Redoxbedingungen bioaktives NO freigesetzt werden kann. Zudem konnten wir zeigen, dass Erythrozyten NO und seine bioaktiven Metabolite in Abhängigkeit vom zellulären Redox- und Sauerstoff-Status nicht nur abfangen, sondern auch speichern, transportieren und exportieren können. Ferner konnten wir trotz der hohen intrazellulären Konzentrationen an potentiell NO abfangendem Hämoglobin und Glutathion erstmals den Export von bioaktiven NO-Spezies aus Erythrozyten mittels Chemilumineszenz, Fluoreszenz und Differenzspektrophotometrie nachweisen. Erythrozyten selbst besitzen eine Ca++/Calmodulin-abhängige NOS mit eNOS-ähnlicher Aktivität und Eigenschaften. Diese ist an der Regulation der Verformbarkeit von Erythrozyten beteiligt und reduziert die Aktivität von Thrombozyten und deren VASP Phosphorylierung. Kürzlich gelang uns die Aufreinigung des Enzyms, die Identifikation als NOS III Isoform, die Charakterisierung seiner Regulation mittels Affinitätschromatographie, Immunopräzipitation, Western Blot und ESI-MS/MS-Sequenzierung und Citrullin-Assay. Die Visualisierung einer konstitutiven intraerythrozytären NO-Bildung und die Analyse der Produkte der NOS-abhängigen Nitrosierung von der NO-Sonde DAF-FM erfolgte mittels Durchflusszytometrie, Fluorometrie, Konfokalmikroskopie, HPLC und LS-MS/MS. In chimären Mausmodellen mit fehlender NOS- Expression in Blutzellen und/oder im Endothel konnten wir in vivo nachweisen, dass die erythrozytäre NOS wesentlich an der Regulation des Gefäßtonus und des Blutdruckes beteiligt ist und die Infarktgröße über regionale und „remote“ Mechansimen moduliert. In klinischen Untersuchungen konnten wir zeigen, dass die erythrozytäre NOS III Expression und der konsekutive Export von Nitrit ins Plasma eine Einschränkung der FMD und damit eine Dysfunktion bei Patienten mit KHK und akutem Infarkt widerspiegeln.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Red blood cells express a functional endothelial nitric oxide synthase. Blood. 2006;107:2943-2951
Kleinbongard P, Schulz R, Rassaf T, Lauer T, Dejam A, Jax T, Kumara I, Gharini P, Kabanova S, Ozuyaman B, Schnurch HG, Godecke A, Weber AA, Robenek M, Robenek H, Bloch W, Rosen P, Kelm M
- Nitric oxide synthase-derived plasma nitrite predicts exercise capacity. Br J Sports Med. 2007; 41:669-73
Rassaf T, Lauer T, Heiss C, Balzer J, Mangold S, Leyendecker T, Rottler J, Drexhage C, Meyer C, Kelm M
- Reductive gas-phase chemiluminescence and flow injection analysis for measurement of the nitric oxide pool in biological matrices. Methods Enzymol. 2008;441:295-315
Hendgen-Cotta U, Grau M, Rassaf T, Gharini P, Kelm M, Kleinbongard P
- Serial measurements of whole blood nitrite in an intensive care setting. Free Radic Biol Med. 2008; 44:1945-50
Kehmeier ES, Kropp M, Kleinbongard P, Lauer T, Balzer J, Merx MW, Heusch G, Kelm M, Lepper W, Rassaf T
- Nitrite as regulator of hypoxic signaling in mammalian physiology. Med Res Rev. 2009;29:683-741
Van Faassen EE, Bahrami S, Feelisch M, Hogg N, Kelm M, Kim-Shapiro DB, Kozlov AV, Li H, Lundberg JO, Mason R, Nohl H, Rassaf T, Samouilov A, Slama-Schwok A, Shiva S, Vanin AF, Weitzberg E, Zweier J, Gladwin MT
- Vascular formation of nitrite after exercise is abolished in patients with cardiovascular and coronary artery disease. J Am Coll Cardiol. 2010;55:1502-1503
Rassaf T, Heiss C, Mangold S, Leyendecker T, Kehmeier ES, Kelm M, Lauer T
- Nitric oxide influences red blood cell velocity independently of changes in the vascular tone. Free Radic Res. 2011;45:653-661
Horn P, Cortese-Krott MM, Keymel S, Kumara I, Burghoff S, Schrader J, Kelm M, Kleinbongard P
- A multilevel analytical approach for detection and visualization of intracellular NO production and nitrosation events using diaminofluoresceins. Free Radic Biol Med. 2012; 53:2146-2158
Cortese-Krott MM, Rodriguez-Mateos A, Kuhnle GG, Brown G, Feelisch M, Kelm M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2012.09.008) - Human red blood cells at work: identification and visualization of erythrocytic eNOS activity in health and disease. Blood. 2012; 120: 4229-37
Cortese-Krott MM, Rodriguez-Mateos A, Sansone R, Kuhnle GG, Thasian-Sivarajah S, Krenz T, Horn P, Krisp C, Wolters D, Heiß C, Kröncke KD, Hogg N, Feelisch M, Kelm M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1182/blood-2012-07-442277)
