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Aus der Franz-Volhard-Klinik
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

 Dissertation Einfluß von Atrionatriuretischen Peptid auf die Makromolekülpermeabilität aortaler und koronarer Endothelien Zur Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae (Dr. med.) Vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin Von Christoph Bachaus Bobingen

Dekan: Prof. Dr. med. Dr. h.c. R. Felix Prof. Dr. H. Haller Prof. Dr. H.-W. Reinhardt Prof. Dr. T. Lenz Datum der Promotion: 18.11.2002 Einfluß von Atrionatriuretischen Peptid auf die Makromolekülpermeabilität aortaler und koronarer Endothelien.

Atrionatriuretisches Peptid (ANP) moduliert die Barrierenfunktion in endothelialen Monolayers; jedoch sind die Mechanismen noch unklar.

Wir überprüften die Hypothese, inwiefern die ANP-Wirkung auf die Permeabilität (P) abhängig ist von einem veränderlichen Gleichgewicht der Nukleotide cyclic GMP (cGMP) und cyclic AMP (cAMP), und hierbei der C-ANP-Rezeptor ein funktionelle Bedeutung aufweist. Die ANP-Wirkung wurde hierbei in koronaren (CEC) and aortalen Endothelzellen (AEC) im Vergleich untersucht.

Die endotheliale Makromolekülpermeabilität (P) wurde aus dem Übertritt von Trypanblaugelabelten Albumin über das Monolayer ermittelt. Wir erfassten neben der Permeabilität den zellulären Gehalt von cGMP und cAMP, mit und ohne Pertussitoxin (PT), mit dem Proteinkinase G -Inhibitor KT 5823 und mit beiden Substanzen in Kombination. Dann wiederholten wir die gesamte Versuchsserie mit dem ANP-Derivat C-ANP, das selektiv nur an den C-ANP-Rezeptor bindet.

Ergebnisse: In CEC verursachte ANP (100nM) eine Abnahme der P (48%+/-7%, mean +/- SD, N=6, p<0.05) und des cAMP-Gehaltes (55+/-8%) sowie einen Anstieg des cGMP-Gehaltes (+62+/-%). Vorbehandlung der CEC mit KT 5823 (1µM) für 30 min, oder mit PT (1mg/ml) für 60 min reduzierte den Effekt von ANP auf die P (26+/-5%) und auf den cAMP-Gehalt (23+/-6%). Der Einsatz beider Hemmsubstanzen KT 5823 plus PT verhinderte den ANP-Effekt auf die P komplett.

C-ANP hatte einen geringeren Einfluß auf die P: C-ANP (100nM) verminderte die P (28+/-6%), hatte jedoch keinen Effekt auf den cGMP-Gehalt, jedoch erhöhte es ebenfalls den cAMP-Gehalt (28+/-7%). Dieser Effekt wurde durch KT 5823 nicht beeinflußt, jedoch komplett durch PT verhindert.

Im Kontrast dazu zeigt ANP in AEC eine Zunahme der P (59+/-8%), wobei jedoch die Veränderungen der Nukleotide dieselben sind wie in CEC: Erhöhung des cGMP-Gehaltes (44+/-6%) und Verminderung des cAMP-Gehaltes (58%+/-8%).

Zusammenfassung: (1) ANP moduliert die endotheliale Barrierenfunktion über zwei unterschiedliche Wirkmechanismen: über die Steigerung des cGMP-Gehaltes via A-/B-ANP-Rezeptor und über die Reduktion des cAMP-Gehaltes via des C-ANP-Rezeptors.

(2) Während die ANP-Wirkung über dieselben intrazellulären Wirkmechanismen vermittelt wird, zeigt es hinsichtlich der Permeabilität einen inverse Effekt in den beiden unersuchten Endothelzellsystemen: Es verminderte die P in CEC und steigert diese AEC.

 ANP Permeabilität ANP-C-Rezeptor Endothel Influence of Atrial Natriuretic Peptid (ANP) in Modulating Endothelial Permeability of Coronary and Aortic Monolayers.

Atrial natriuretic peptide (ANP) improves the barrier function in primary cultures of endothelial monolayers; however, the mechanism is unclear.

We tested the hypothesis that the ANP-induced alteration in endothelial permeability is related to an altered balance between cyclic GMP (cGMP) and cyclic AMP (cAMP) via functional involvement of the C-ANP-receptor in coronary endothelial (CEC) and aortic endothelial (AEC) cells.

Endothelial macromolecule permeability (P) was determined by passage of trypan-blue-labeled albumin across rat coronary and porc aortic endothelial monolayers. We measured permeability, as well as cGMP and cAMP, with or without pertussis toxin (PT), the protein kinase G inhibitor KT 5823, and both in combination. Next, we repeated this entire series, giving the truncated ANP-derivate C-ANP, which binds only to the C-ANP-receptor.

We found: In CEC ANP (100nM) caused a decrease in P (48%+/-7%, mean +/- SD, N=6, p<0.05) and cAMP (55+/-8%) and a increase in cGMP (+62+/-%). Pretreatment of CEC with KT 5823 (1µM) for 30 min, or with PT (1mg/ml) for 60 min reduced the effect of ANP on P (26+/-5%) and on cAMP (23+/-6%), respectively. Pretreatment of CEC with both KT 5823 plus PT abolished the effect of ANP on P completely.

C-ANP had less effect on P: C-ANP (100nM) decreased P (28+/-6%), had no effect on cGMP, but decreased cAMP (28+/-7%). This effect was not influenced by KT 5823, but was completely abolished by PT.

In contrast ANP showed in AEC an increase in P (59+/-8%), but the same alterations of cGMP (44+/-6%) increase and cAMP decrease (58%+/-8%).

Conclusion: (1) ANP modulates endothelial barrier function by two cooperative mechanisms: enhancing the cellular cGMP content via A-/B-ANP-receptor receptor coupled cGMP-formation, and by reduction of cAMP content via C-ANP-receptor.

(2) While using the same intracellular messenger systems in AEC and CEC, ANP effects inverse alterations in P: decreases in CEC and increases in AEC.

 ANP endothelium permeability ANP-C-receptor &ch1; &ch2;&ch3; &ch4;&ch5;&ch6; &bib;&abb;&ack; &vita; &appa; &decl;