5  Diskussion

Endotheliales NO ist ein potenter Vasodilatator und inhibiert die Thrombozytenaggregation (Furchgott et al., 1980; Freedman et al., 1999). Vermehrte NO-Freisetzung durch Induktion der endothelialen NO-Synthase oder Infusion des eNOS-Substrates L-Arginin bedingt einen verbesserten zerebralen Blutfluß, was zu Neuroprotektion bei zerebraler Ischämie führt (Morikawa et al., 1994; Endres et al., 1998).

Statine weisen protektive vaskuläre Effekte unabhängig ihrer cholesterinsenkenden Eigenschaften auf (Vaughan et al., 1996; Crouse et al., 1998). So verringerte eine Statineinnahme das Schlaganfallrisiko bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit und führte zu vermindertem Auftreten kardiovaskulärer Ereignisse auch bei Patienten mit normalen Cholesterinspiegeln (Kearney et al., 1999; LIPID 1998; Sacks et al., 1996). Es wurde vermutet, daß die beobachteten positiven klinischen Effekte der Statine durch eine verbesserte Endothelfunktion und antithrombotische Wirkungen bedingt sind (Delanty et al., 1997; Vaughan et al., 1999). So konnte im Experiment gezeigt werden, daß Simvastatin über einen NO-abhängigen Mechanismus eine zerebrale Blutflußverbesserung und verkleinerte Schlaganfallvolumina bei zerebraler Ischämie bedingt (Endres et al., 1998).

Auf der Suche nach weiteren Risikofaktoren und primären Präventionsmaßnahmen ergab sich, daß auch körperliches Training zu verringerten kardio- und zerebrovaskulären Ereignissen führt (Lee et al. 1999; Sacco et al., 1998). Zusätzlich fanden sich Hinweise auf verbesserte Endothelfunktion und Zunahme der eNOS nach körperlicher Aktivität (Hornig et al., 1996; Sessa et al., 1994).

Auf dieser Grundlage war das Ziel der Dissertation, zwei verschiedene eNOS-regulierende Paradigmen näher zu charakterisieren: zum einen regelmäßige körperliche Aktivität und zum anderen die beiden neueren HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren Atorva- und Rosuvastatin.

Unsere Untersuchungen zeigen erstmals, daß regelmäßige körperliche Aktivität nicht nur die Inzidenz vermindert, sondern auch einen direkt neuroprotektiven Effekt im Schlaganfallexperiment bedingt, der mit verbessertem absoluten CBF und verkleinerten zerebralen Läsionsvolumina einhergeht. Diese Daten lassen sich mit einer Zunahme der [Seite 12↓]eNOS-mRNA und –Proteinsynthese sowohl für freiwilliges als auch forciertes Training und verbesserter endothelabhängiger Vasodilatation nach freiwilliger körperlicher Aktivität korrelieren. Regelmäßige körperliche Aktivität beeinflußt weitere molekulare, zelluläre und systemische Vorgänge, die bei einem Schlaganfall schützen könnten (Neeper et al., 1995; Tong et al., 2001). So wurde ein durch den Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor 1 (IGF-1) vermittelter neuroprotektiver Effekt nach körperlichem Training gefunden (Carro et al., 2000). Möglicherweise ergänzen sich hier eNOS- und IGF-1-abhängige Wirkungen, da IGF-1 selbst neuroprotektiv wirkt, aber auch die endotheliale NO-Freisetzung erhöht (Haylor et al., 1991). Ebenso sind positive Effekte von Training auf Neurogenese mit nachfolgend verbessertem Lernen beschrieben (Van Praag et al., 1999). Wenngleich direkt protektive Effekte von Progenitorzellen auf eine zerebrale Ischämie eher unwahrscheinlich sind, erscheinen Einflüsse auf regenerative Prozesse sicher denkbar. Zu bemerken bleibt, daß die verkleinerten Läsionsvolumina sich jedoch nicht in eNOS-defizienten Mäusen nachweisen ließen, so daß wir hauptsächlich von einem endothel- bzw. NO-vermittelten Protektionsmechanismus ausgehen.

Vergleichbar mit Statinen bewirkt auch regelmäßiges körperliches Training eNOS-abhängig zerebrale Blutflußsteigerung und Neuroprotektion bei zerebraler Ischämie (Endres et al., 1998). Unsere Daten empfehlen körperliche Aktivität als Schlaganfallprophylaxe bei Risikopatienten und stützen einen Kombinationsansatz hinsichtlich Protektion während einer zerebralen Ischämie und geeigneter Rehabilitation nach einem Schlaganfall (Stummer et al., 1995).

Unsere Untersuchungen zu den HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren Atorva- und Rosuvastatin zeigen eNOS-vermittelte Neuroprotektion bei zerebraler Ischämie unter normalen Cholesterinspiegeln und bestätigen damit frühere Untersuchungen mit Simvastatin hinsichtlich eines Klasseneffektes dieser Substanzen (Endres et al., 1998). Die in klinischen Studien beobachtete Inzidenzminderung könnte dadurch erklärbar werden, weil ischämische Ereignisse durch den neuroprotektiven Effekt nach Statinbehandlung klinisch stumm bleiben. Weiterhin bleibt zu diskutieren, daß möglicherweise andere cholesterinunabhängige Wirkungen der Statine das Protektionsergebnis beeinflussen. Diese als sogenannte pleiotrope Effekte bezeichneten Eigenschaften sind neben der verbesserten Endothelfunktion unter anderem auch für eine verbesserte Stabilität arteriosklerotischer [Seite 13↓]Plaques und verminderte Inflammation beschrieben (Werner et al., 2002).

Im Unterschied zum lipophilen und Blut-Hirn-Schranken-gängigen Simvastatin besitzt das weniger lipophile, synthetische Atorvastatin und das hydrophile Rosuvastatin nur eingeschränkt bzw. kaum die Fähigkeit, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden (Knopp et al., 1999; Nezasa et al., 2002). Auf dieser Grundlage scheinen direkt parenchymatöse Effekte letzterer Statine als neuroprotektiver Mechanismus unwahrscheinlich. Nur in einem kurzen Zeitfenster nach Einsetzen der Ischämie bricht die Blut-Hirn-Schranke zusammen, so daß ein Übertritt von Atorva- und Rosuvastatin in das Hirnparenchym möglich wird. Diese Eigenschaften stützen die These der rein endothelabhängigen und eNOS-vermittelten Neuroprotektion nach chronischer Statinvorbehandlung.

Statine bewirken eine Zunahme der eNOS über die Inhibition des Isoprenoids Geranylgeranylpyrophosphat (GGPP), einem Zwischenprodukt des Cholesterinsyntheseweges (Goldstein und Brown, 1990). GGPP ist zur posttranslationalen Modifizierung der Rho-GTPase nötig (Hall, 1998). Rho gilt als negativer Regulator der eNOS-mRNA-Stabilität (Laufs et al., 1998b). In seiner isoprenylierten bzw. geranylgeranylierten Form ist Rho zellmembranständig und aktiv. Wird die Isoprenylierung, z.B. durch chronische Statinbehandlung inhibiert, reichert sich Rho im Zytoplasma als inaktive Form an. Wir können zeigen, daß nach 14 Tagen Atorvastatinbehandlung Rho im Zytoplasma aortaler Endothelzellen akkumuliert. Dagegen findet sich zwei Tage nach Absetzen von Atorvastatin Rho fast vollständig membrangebunden und damit in aktivem Zustand.

Die eNOS-mRNA-Expression zeigt hier ein kongruentes Bild. Während die eNOS-mRNA nach 14 Tagen Atorvastatinbehandlung signifikant erhöht ist, findet sich zwei Tage nach Absetzen von Atorvastatin eine deutliche Repression der eNOS-mRNA (Abbildung 2). In früheren Untersuchungen konnte hierzu in vitro eine drastische negative Regulation der Transkription des für die Rho-GTPase kodierenden Gens in Endothelzellen als molekularer Mechanismus für eine massiv erniedrigte NO-Freisetzung nach Absetzen der Statinbehandlung gezeigt werden (Laufs et al., 2000).

Die endotheliale NO-Synthase ist ein ubiquitär im Organismus vorhandenes Enzym und wurde auch in Thrombozyten und Megakaryozyten nachgewiesen (Sase und Michel, [Seite 14↓]

	Abbildung 2. Absetzeffekte

1995). Darüberhinaus konnte gezeigt werden, daß von Thrombozyten freigesetztes NO die Thrombozytenaggregation hemmt, eine Inhibition der NO-Synthase jedoch zu vermehrter Thrombozytenaktivität führt (Freedman et al., 1990; Simon et al., 1995). Während durch Endothel freigesetztes Stickstoffmonoxid häufiger untersucht wurde, ist über die Regulation des thrombozytären NO verhältnismäßig wenig bekannt. Wir können zeigen, daß es nach chronischer Vorbehandlung mit Atorvastatin unabhängig vom Cholesterinspiegel zu einer Zunahme der thrombozytären eNOS-mRNA und zu einer verminderten Freisetzung der Thrombozytenaktivitätsparameter PF4 und beta TG in vitro und zu verminderter Thrombusbildung und verlängerter Blutungszeit in vivo kommt. Diese Daten sind von klinischer Relevanz, da die Hauptursache für das Entstehen eines ischämischen Schlaganfalls oder für das Auftreten akuter Koronarsyndrome auf thrombotische oder thrombembolische Ereignisse, oft auf der Grundlage arteriosklerotisch vorgeschädigter Gefäßwände, zurückgeht (Haberl und Dembowski, 1999; Libby et al., 1997). Da Patienten mit Risiko für das Auftreten kardio- und zerebrovaskulärer Ereignisse von einer Thrombozytenfunktionshemmung profitieren, kann die verringerte Thrombozytenaggregation durch erhöhte NO-Freisetzung einen neuen Ansatz für Therapieinterventionen bieten (Patrono, 1994).

Unsere Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß der Schlaganfallschutz durch eNOS-abhängige Effekte auf Gerinnungssystem und CBF vermittelt wird. Es sind aber weitere klinische Studien nötig, die einen Zusammenhang zwischen der Inzidenzverringerung und dem Schlaganfallschutz nach Statinbehandlung mit der verringerter Thrombozytenaktivität und dem verbessertem zerebralen Blutfluß untersuchen.

Vor dem Hintergrund der deutlich veränderten Rho-Aktivität nach akutem Absetzen der Statinbehandlung in vitro und in vivo konnten wir eine drastische Abnahme der eNOS-mRNA mit einem massiven Anstieg der noch kurz zuvor signifikant erniedrigten Thrombozytenaktivitätsmarker PF4 und beta-TG korrelieren. Zusätzlich fanden wir einen schnellen Verlust der neuroprotektiven und gerinnungshemmenden Wirkung in vivo. Diese Erkenntnisse scheinen ebenfalls in klinischer Hinsicht relevant. So ergaben Subgruppenanalysen der PRISM Studie, daß das ursprünglich nach Statinbehandlung verbesserte klinische Ergebnis bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom nach Beendigung der Medikation innerhalb von 72h komplett aufgehoben war (Heeschen et al., 2002). Ähnliche Ergebnisse fanden sich an Patienten, bei denen Statingabe cholesterinunabhängig zu verbesserter Endothelfunktion, akutes Absetzen der Behandlung jedoch zu akut verschlechterter vaskulärer Funktion führte (Laufs et al., 2001).

Während wir Absetzeffekte im Sinne eines echten „Rebounds“ für die eNOS- und Rho-GTPase-Regulation sowie die Thrombozytenfunktionsparameter in vitro beobachteten, lassen sich diese Befunde jedoch nicht direkt auf die vaskulären Schadensmodelle in vivo übertragen. So fanden wir keine größeren Schlaganfallvolumina oder vermehrte Thrombusbildung im Vergleich zur Kontrolle nach Absetzen der Statinbehandlung, sondern vielmehr einen schnellen Verlust der protektiven Wirkung. Möglicherweise kompensieren andere länger wirkende pleiotrope Effekte der Statine oder durch NO selbst induzierte längeranhaltende protektive Wirkungen die negativen Absetzeffekte in vivo (Werner et al., 2002; Kröncke et al., 2001). Um eine mögliche Verschlechterung der Endothelfunktion zu vermeiden, sollte bei Risikopatienten für kardio- und zerebrovaskuläre Ereignisse gegebenenfalls von akutem Absetzen einer bestehenden Statinmedikation abgesehen werden. Hierzu sind aber weitere klinische Beobachtungen nötig.