Ligandenunabhängige Aktivierung heptahelikaler Transmembranrezeptoren

Die vorliegend präsentierten Experimente hatten zum Ziel, die
hypothetische Rolle von Gq/11- bzw. G12/13-koppelnden
heptahelikalen Transmembrandomänenrezeptoren (7TMR) als
Mechanosensoren für die Initiation des myogenen Tonus zu
untersuchen. Um festzustellen, welche 7TMR hierfür besonders
relevant sind, wurden Leitungsgefäße mit Widerstandsgefäßen in
ihren RNA-Leveln für eine Reihe von 7TMR verglichen. Dies geschah
auf der Grundlage, dass Leitungsgefäße einen geringeren myogenen
Tonus aufweisen als Widerstandsgefäße. Eine aus höheren RNA-Leveln
ableitbare größere Anzahl an putativen Sensormolekülen sollte also
über eine größere Mechanosensitivität des Gefäßes zu einem höheren
Ausmaß an myogener Vasokonstriktion führen. Die RNA-Level wurden
mittels quantitativer RT-PCR (qRT-PCR) bestimmt. Die
Quantifizierung erfolgte relativ zum geometrischen Mittel dreier
Haushaltsgene. Die untersuchten Widerstandsgefäße umfassten kleine
Mesenterialarterien, Nierenarterien und Gehirnarterien. Die
untersuchten Leitungsgefäße umfassten die A. mesenterica superior,
Bauchaorta, A. carotis communis und die Pulmonalarterie. Folgende
Rezeptoren stellten sich in der qRT-PCR aufgrund ihres
Expressionsprofils als vielversprechende molekulare Sensorproteine
in Widerstandsgefäßen heraus: AT1B-Angiotensinrezeptor,
ETA-Endothelinrezeptor, V1A-Vasopressinrezeptor, �1A-Adrenozeptor.
In einem zweiten Schritt wurde versucht, über pharmakologische
Inhibition der vorgenannten Rezeptoren eine Reduktion des myogenen
Tonus zu erreichen. Die eingesetzte Methode war die isobare
Konstriktionsmessung (Arteriographie) an isolierten kleinen
Mesenterialarterien. Die Methode erforderte vor der eigentlichen
Applikation der Pharmaka die Registrierung eines myogenen Tonus in
Abwesenheit jeglicher Pharmaka. Dann erst wurde der myogene Tonus
unter Anwesenheit von Pharmaka ein zweites Mal registriert. Bei der
genaueren Analyse des ersten myogenen Tonus fiel dessen bisigmoider
Verlauf auf. Möglicherweise liegt dieser charakteristischen Form
eine zeitversetzte Aktivierung der an die putativen
mechanosensitiven 7TMR koppelnden G-Proteine zugrunde: Zunächst
werden wahrscheinlich Gq/11-Proteine aktiviert, dann
G12/13-Proteine. Bei der Analyse des Kurvenverlaufs zum zweiten
myogenen Tonus zeigte sich unter Kontrollbedingungen, d.h. unter
Abwesenheit von Pharmaka, eine Linksverschiebung relativ zum ersten
myogenen Tonus. Darüberhinaus änderte sich die Kurvenform von
bisigmoid zu monosigmoid. Wahrscheinlich sind auch für diese
Charakteristika Eigenheiten der an die putativ mechanosensitiven
7TMR koppelnden G-Proteine verantwortlich: Die im Zuge des ersten
myogenen Tonus aktivierten G12/13-Proteine inaktivieren
möglicherweise langsamer durch GTP-Hydrolyse als die
Gq/11-Proteine. Deshalb könnten zu Beginn des zweiten myogenen
Tonus beide G-Protein-Spezies aktiv sein und so die
Mechanosensitivität der glatten Muskelzellen drastisch erhöhen, was
die Linksverschiebung erklären würde. Die nun konzertiert
erfolgende G-Protein-Aktivierung könnte ferner den monosigmoiden
Kurvenverlauf erklären. Die Applikation der Pharmaka erfolgte
zunächst als Kombination von antagonistischen Substanzen an AT1-,
ETA-, V1A- und �1-Rezeptoren. Eingesetzt wurden Candesartan,
BQ-123, Relcovaptan und Prazosin. Diese Kombination reduzierte den
myogenen Tonus signifikant in seiner Amplitude. Anschließend wurde
Prazosin als Monosubstanz getestet. Der Hemmeffekt unterschied sich
nicht von der ursprünglichen Viererkombination. Schließlich
erfolgte eine Testung der ursprünglichen Kombination unter
Auslassung von Prazosin. Auch hier war der hemmende Effekt
derselbe. Zur Erklärung dieser Befunde wurde das Konzept der
negativen Interferenz herangezogen: Dabei konkurrieren 7TMR um
einen limitierten Pool an G-Proteinen. Inverse Agonisten (wie sie
die Substanzen Candesartan und Prazosin darstellen) führen zu einer
Sequestrierung von G-Proteinen an den jeweiligen Rezeptoren ohne
folgende Signaltransduktion. Dabei könnte die Applikation eines
inversen Agonisten dieselben Effekte erzielen wie eine kombinierte
Applikation. Letztlich konnte durch den hemmenden Effekt von
Prazosin für �1-Adrenozeptoren bestätigt werden, dass sie eine
mechanosensitive Funktion ausüben. Unter Berücksichtigung der
Ergebnisse des qPCR-Teils handelt es sich wahrscheinlich um
�1A-Adrenozeptoren. Deren Mechanosensitivität kann einen Teil der
Kontraktion glatter Muskelzellen auf einen steigenden intravasalen
Druck vermitteln und damit einen entsprechenden Anteil am myogenen
Tonus erklären.