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1.  Einleitung

1.1. Die essentielle Hypertonie

Nach internationaler Übereinkunft ist die oberste Grenze des normalen Blutdrucks mit systolisch 140 mmHg und diastolisch 90 mmHg festgelegt (JNC-VI 1997, Tab. 1). Dieser Grenzwert ist zwar willkürlich, reflektiert jedoch das Ansteigen kardiovaskulären Folgekrankheiten. Im Unterschied dazu fügte die JNC-VII die neue Kategorie der „Prähypertension“ hinzu und kombinierte die Stadien II und III (JNC-VII 2003). Patienten mit „Prähypertension“ (130/80 bis 139/89 mmHg) haben ein doppelt so hohes Risiko, einen Bluthochdruck zu entwickeln

Tab. 1: Klassifikation des Blutdrucks für Erwachsene nach JNC-VI (Joint National Committee on
Prevention, Detection, Evaluation and Treatment of High Blood Pressure, 1997)

Kategorie

systolischer Blutdruck

(mmHg)

diastolischer Blutdruck

(mmHg)

Optimal

<120

<80

Normal

<130

85

Hochnormal

130-139

85-89

Milde Hypertonie (Stadium I)

140-159

90-99

Mäßige Hypertonie (Stadium II)

160-179

100-109

Schwere Hypertonie (Stadium III)

≥180

≥110

Die Variabilität des Blutdrucks ist bedingt durch tageszeitliche Biorhythmik, hormonelle, psychische und physische Einflußfaktoren außerordentlich hoch. Voraussetzung für die Diagnosestellung sind deshalb mehrfache, zu unterschiedlichen Tageszeiten und an verschiedenen Tagen gemessene Blutdruckwerte über 140/90 mmHg. Liegen die Gelegenheitsblutdruckwerte 3 Monate nach Erstdiagnose noch im Bereich der milden Hypertonie, so ist vor einer medikamentösen Hochdrucktherapie eine Verifizierung durch ambulante monitorisierte Blutdruckmessung über 24 h zu fordern (Scholze 1999).

Bluthochdruck gehört heute zu den häufigsten Erkrankungen in der westlichen Welt. In den USA geht man von 50 Millionen, in Deutschland von 16 bis 20 Millionen Patienten aus, von denen 10 Millionen ärztlich behandelt werden (JNC-VII, Deutsche Hochdruckliga 2003, Scholze 1999). Gut 95 % aller Hypertonien sind essentiell bzw. primär, was beinhaltet, daß keine organische [Seite 9↓]Ursache feststellbar ist. In dieser Arbeit wird unter dem Begriff Hypertonie die essentielle Hypertonie verstanden.

Das Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen verdoppelt sich ausgehend von 115/75 mmHg mit jeder Blutdruckerhöhung um 20/10 mmHg (JNC-VII 2003). Auch innerhalb des als normal angesehenen Bereiches sinkt das kardiovaskuläre Risiko mit sinkendem Blutdruck und umgekehrt. Einen Schwellenwert gibt es anscheinend nicht. Statistiken in den USA zeigen, daß schon bei einem „normalen“ Blutdruck von 130/90 mmHg die Lebenserwartung je nach Alter und Geschlecht zwischen ½ bis 4 Jahren gegenüber vergleichbaren Personen mit Blutdruckwerten unter 130/90 mmHg reduziert ist (Dörffel 2002). International orientiert man sich daher immer stärker am individuellen Risikoprofil des Patienten. Analog zur JNC-VI und JNC-VII hat die WHO eine Stratifizierung der Patienten anhand ihrer kardiovaskulären Risikosituation vorgenommen, wonach sich Empfehlungen zu Pharmakotherapie und zu Blutdruck-Zielwerten orientieren (WHO/ISH 1999, Deutsche Hochdruckliga 2002, Scholze 1999). Es wird geschätzt, daß bei Hypertonie Stadium 1 mit zusätzlichem kardiovaskulären Risikofaktoren eine Verringerung des systolischen Blutdrucks um 12 mmHg über 10 Jahre einen Todesfall bei 11 behandelten Patienten verhindert (JNC-VII).

1.2. Die Immunpathologie der essentiellen Hypertonie

Die Pathophysiologie der essentiellen Hypertonie beinhaltet u. a. eine Fehlregulation des Kreislaufes auf Grund verschiedenster Faktoren wie z.B. einer gesteigerten Aktivität des Renin­Angiotensin- Systems, einer veränderten Nierenfunktion, einer gesteigerten sympathischen Aktivität, Abnormitäten der Volumenregulation und endotheliale Dysfunktion mit verstärkter Vasokonstriktion. Dabei mehren sich die Hinweise auf immunologische Veränderungen bei Hypertonie. Berichtet wird von erhöhten Serum-Immunglobulinspiegeln, Alterationen der zellulären Immunfunktion und Abnormitäten des Komplementsystems (Luther et al. 1997).

Es wird vermutet, daß autoimmune Mechanismen eine Rolle in der Pathogenese essentieller Hypertonie spielen. Bei maligner Hypertonie fanden Hilme et al. 1993 spezifische Autoantikörper. Agonistische Autoantikörper gegen den alpha-1-adrenergen Rezeptor vom IgM Typ sind bei Patienten mit primärer, sekundärer sowie maligner Hypertonie in höherem Prozentsatz beschrieben (Luther et al. 1997). Wallukat et al. 1999 und Homuth et al. 2000 [Seite 10↓]entdeckten Autoantikörper gegen den Angiotensin II-Rezeptor Typ 1 (AT1-AK) im Serum von Patientinnen mit Präeklampsie. Homuth et al. 2001 und Fu et al. 2000 belegten, daß diese Antikörper auch bei Patienten mit maligner Hypertonie nachweisbar sind. AT1-AK Stimulieren die AT1-Rezeptoren und initiieren eine Signalkaskade, die zur Expression von Tissue Faktor in den glatten Muskelzellen von Koronararterien und auf Monozyten führt (Dechend et al. 2000). Die zirkulierenden Antikörper sind vom IgG Typ und wirken agonistisch an den vaskulären AT1-Rezeptoren, wobei sie Protein-Kinase-C vermittelt für den Blutdruckanstieg bei Präeklampsie und die Endorganschäden verantwortlich scheinen. Eine immunsuppressive Behandlung mit Glukokortikoiden vermindert die vaskulären Schäden im Tiermodel (Homuth et al. 2001). Um die Bedeutung dieser agonistischen Antikörper in der Pathogenese der Hypertonie zu verstehen, wurde ihr Einfluß auf die Adhäsionsmoleküle auf Monozyten untersucht.

1.3. Das Renin- Angiotensin- System in der Pathologie der Hypertonie

Die Regulation von Blutdruck-, Salz- und Flüssigkeitshomöostase wird durch das Renin­Angiotensin-System (RAS) wesentlich beeinflußt. Angiotensin II (AT) ist das Endprodukt nach Spaltung seiner Vorstufen Angiotensinogen und Angiotensin I durch Renin und Angiotensin Converting Enzyme (ACE). Die Bildung von AT wird endokrin über Reninfreisetzung aus dem juxtaglomulären Apparat der Niere reguliert und autokrin- parakrin im jeweiligen Gewebe.

AT steigert den Tonus der glatten Muskulatur der Widerstandsgefäße und führt so zu Vasokonstriktion. An der Nebenniere bewirkt AT über Aldosteronfreisetzung einen Blutdruckanstieg, an der Niere führt die Vasokonstriktion zu verminderter Filtration, Katecholamine werden aus sympathischen Synapsen verstärkt ausgeschüttet, das Durstgefühl ist gesteigert. Das zirkulierende Renin- Angiotensin- System mit seiner blutdruckregulatorischen und Aldosteron-stimulierenden Rolle war für Dekaden die übliche Betrachtungsweise. Gegenwärtig haben die Erkenntnisse von AT und seiner Funktion bei Zellproliferation, Hypertrophie und Immunmodulation die Aufmerksamkeit auf die lokale AT Generation und Effekte fokussiert (Bader et al. 2000, Luft 2001, Lang et al. 2000). AT ist ein Wachstumsfaktor im Proliferationsprozeß des vaskulären Bindegewebes sowie der glatten Muskelzellen von Gefäßen und Herzmuskelzellen. AT verstärkt die Makrophagen-Lipidoxidation (Keidar et al. 1998). Es verändert die vaskuläre Remodulation, bedingt eine erhöhte Protein-Synthese in glatten Muskelzellen der Gefäßmedia und führt über verstärkte Synthese von Kollagen Typ I [Seite 11↓]und III in Fibroblasten zu einer Verdickung der Gefäßwände (Muller et al. 2001). Eine Vielzahl von klinischen, experimentellen und genetischen Daten belegen entsprechend die Verbindung des RAS zur Pathogenesse von Hypertonie und der Atherosklerose (Kranzhöfer et al. 1999).

Die biologische Wirkung von AT wird durch Stimulation von Angiotensin-II-Rezeptoren vermittelt. Dabei sind mehrere Rezeptortypen bekannt, welche im gesamten Körper vorkommen. Die etablierten biologischen Wirkungen des RAS werden durch den G-Protein gekoppelten AT1­Rezeptor vermittelt. Der AT2-Rezeptor besitzt antiproliferative Eigenschaften und beeinflußt die Differenzierung von Nervenzellen (deGasparo et al. 2000).

Während das ACE von der Endothelzellmembran exprimiert wird, liegt der AT1-Rezeptor in hoher Dichte in den glatten Muskelzellen der Gefäßmedia und auf Monozyten vor (Nickening et al. 1997, Hahn et al. 1994). Die Expression des AT1-Rezeptors ist variabel und die Rezeptordichte bestimmt die biologische Antwort auf eine AT Stimulation. AT moduliert die Rezeptorexpression durch ein negatives feedback in vivo und in vitro (Homuth et al. 2000). Das bedeutet, ein hoher AT Spiegel führt zu einer verminderten Expression des vaskulären AT1­Rezeptors. Dagegen führen LDL und Insulin zu einer signifikanten Hochregulation der AT1­Rezeptoren und somit zu einer erhöhten vasokonstriktorischen Wirkung des AT (Nickening et al. 1997). Wallukat et al. 1999 berichtet, daß bei Präeklampsie eine geringere Menge AT für einen identischen Blutdruckanstieg notwendig ist. Die Fehlregulation des AT1-Rezeptors ist ein möglicher Schlüsselmechanismus in der Pathogenesse von Hypertonie und Arteriosklerose. Dabei scheint eine erblich bedingte Prädisposition für die Dysregulation des AT1-Rezeptors zu bestehen.

Das vasoaktive Peptid AT, welches im allgemeinen in die Regulation des Gefäßtonus und der Natrium Homöostase involviert ist, kann auch inflammatorische Prozesse in menschlichen Monozyten und Endothelzellen aktivieren. Genauso wie TNF α und LPS ist AT ein inflammatorischer Stimulus zur Expression von NF κB in isolierten menschlichen Monozyten (Kranzhöfer et al. 1999, Muller et al. 2001, Theuer et al. 2002). NF κB ist für erhöhte Expression von Adhäsionsmolekülen auf dem Endothel zuständig. AT-Stimulation bei Hypertonie bewirkt eine erhöhte Sekretion von IL-1 (Dörffel et al. 1999) und eine erhöhte Infiltration der Intima mit Monozyten/Makrophagen (Fucai et al. 1999). AT stimuliert die Proliferation von Lymphozyten und reguliert die zelluläre Immunantwort (Luft 2001).


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In einer Subpopulation von Ratten-Monozyten wurde die Expression von Renin nachgewiesen, humane Monozyten arteriosklerotischer Plaques enthalten große Mengen AT (Potter et al. 1998). Monozyten stellen somit ein potentielles Reservoir für Renin und AT im Gewebe dar und verfügen über AT1-Rezeptoren (Hahn et al. 1994), was eine lokale Bildung und Wirkung von AT ermöglicht (Lang et al. 2000).

1.4. Periphere Monozyten

Abbildung 1: Monozyt im Blutausstrich

Vollblut enthält ca. 0.5-1*107 Leukozyten pro ml, wovon ca. 34 bis 70% segment-kernige Granulozyten und 12-50 % Lympho-zyten sind. Blutmonozyten stellen bis15%derzirkulierenden weißen Zellen (Fritsch998). Zirkulierende Monozyten sind die größten Blutzellen mit einem Durchmesser von 15 bis 18 μm. Der große nierenförmige Kern nimmt etwa das halbZellvolumen ein und ist etwas dezentral gelegen (Abb.1). Ihrezytoplasmatischen Granula sind feiner als bei neutrophilen Granulozyten und besitzen einegeringere Peroxidase-Aktivität. Monozyten können Organismen sowie Tumorzellen aktiv phagozytieren und zeigen Adhäsion an Glas- und Plastikoberflächen. Zirkulierende Monozyten sind sehr heterogen bezüglich ihrer Größe, Dichte, Form und der präsentierten Oberflächenantigene.

CD14-Rezeptoren für lipoproteinbindendes Protein, welches im Serum vorhanden ist und gramnegative Bakterien umhüllt (Roitt et al. 1998), scheinen spezifisch für Monozyten zu sein. Viele andere Markermoleküle der Monozytenoberfläche werden auch von anderen Blutzellen exprimiert (z.B. HLA-DR II Moleküle, Fc- Rezeptoren und Komplement- Rezeptoren).

Die Halbwertszeit zirkulierender Monozyten im Blut beträgt zwischen 8 h und 72h. Dabei bewegen sich Monozyten vorwiegend (80%) in den Randgebieten, so daß Messungen des [Seite 13↓]axialen Monozytenpools die Anzahl der zirkulierenden Monozyten fast fünffach unterschätzen. Entzündungen stimulieren die Monozytopoese. Monozyten sind zur transepithelialen Diapedese fähig und transformieren kurz nach Verlassen des Blutes in Makrophagen.

Die Bedeutung von Monozyten in der Pathologie von Hypertonie und Arteriosklerose ist von großem Interesse. Monozyten sind an jeder Phase der Atherogenese beteiligt (Ross et al. 1999). Bei Hypertonie ist die Anzahl zirkulierender Monozyten erhöht (Mills et al. 2002) und Dörffel et al. 1999, 2001 postuliert voraktivierte Monozyten. Bataillard et al. 1995 konnte zeigen, daß die Gabe eines Monozytentoxins den Hypertoniegrad bei Ratten reduziert. Ziel dieser Studie ist deshalb die Untersuchung der Adhäsionsmolekülexpression auf Monozyten als Ausdruck von Aktivierung bei verändertem Immunsystem und als Bindeglied zur Atherosklerose.

1.4.1. Aktivierung peripherer Monozyten

Durch den Kontakt mit z.B. Adhäsionsmolekülen und chemotaktischen Produkten wie Lipopolysaccharid (LPS) werden Monozyten aktiviert und sezernieren proentzündliche Mediatoren. Die Aktivierung von Monozyten führt zu erhöhter Expression von Oberflächen­Rezeptoren wie z.B. Integrinen. Die bei Aktivierung aus Monozyten gebildeten Makrophagen sind Antigen-präsentierende Zellen, sezernieren Zytokine, hydrolytische Enzyme und phagozytieren.

Stimulation von Monozyten durch LPS ist eine etablierte Methode um die Aktivierbarkeit von Monozyten zu testen und führt zu erhöhten TNF α und IL-1 Produktion in Monozyten (Dörffel et al. 1999). Diese Zytokine erhöhen die Adhäsion von Neutrophilen über eine erhöhte Expression von ICAM 1 auf der luminalen Oberfläche von Gefäßendothelzellen.

Wir untersuchten, inwiefern Monozytenaktivierung durch LPS zur Änderung des Musters der Adhäsionsmolekülexpression auf Monozyten führt. LPSist Zellwandbestandteil gramnegativer Bakterien und wird von lebenden und wachsenden Bakterien abgegeben. Ein Abtöten der Bakterien durch antimikrobielle Medikamente kann zusätzlich LPS freisetzen. Die Erzeugung von Zytokine durch Zellwandkomponenten wie LPS vermittelt die biologischen Antworten bei bakteriellen Infektionen.


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1.5.  Adhäsionsmoleküle auf Monozyten

1.5.1. Familien von Adhäsionsmolekülen

Kommunikation zwischen Zellen des Immunsystems und zwischen Zellen und Endothel erfolgt mittels zweier Mechanismen: das eine Kommunikationssystem wird von löslichen Faktoren wie Zytokinen bereitgestellt. Der zweite Mechanismus ist die Interaktion von Zellen über direkten Zellkontakt. Dieser wird über Ligand-Rezeptor-Bindung von Oberflächenmolekülen, den sogenannten Adhäsionsmolekülen, geregelt.

Entsprechend ihrer Struktur werden Adhäsionsmoleküle in verschieden Familien unterteilt: die Immunglobulin-Superfamilie, die Selektine, die Integrine und weitere (z.B. CD44).

Die Immunglobulin-Superfamilie ist sehr divers und enthält mehr als 70 Oberflächenmoleküle, darunter sowohl Adhäsionsmoleküle (CD2, CD31, LFA3, ICAM1, ICAM3, VCAM1, NCAM1, MAdCAM1), als auch Non-Adhäsionsmoleküle (Ig, TCR, CD3, CD4, CD8, MHC). Kriterium für die Zugehörigkeit ist das Vorhandensein von mindestens einer Immunglobulin-Domäne. Liganden können die Moleküle sich selbst sein, andere Vertreter der Ig-Superfamilie (CD2/LFA3) oder Integrine und Selektine. Wichtigste Funktionen sind das “homing” zu Lymphorganen, die Migration in Entzündungsgebiete und die Co-Stimulation bei zellulärer Aktivierung.

ICAM-1 (Intercellular adhesion molecule-1= CD54) ist ein Adhäsionsrezeptor der Immun-globulin-Superfamilie, der konstitutiv auf Endothelzellen und Monozyten vorkommt und bei Aktivierung der Zelle mit IL-1 oder TNF-αdurch Neusynthese stark hochreguliert wird. Spitzenwerte werden auf Endothelzellen nach 24 h erreicht. Durch starke Bindung an die β2­Integrine wird die Leukozytenadhäsion bewirkt. ICAM-1 fungiert an Schleimhautepithelzellen als Rezeptor für Rhinoviren und als Rezeptor für Plasmodium-falciparum-infizierte Erythrozyten. Erhöhte Expression ist zum Beispiel beim Melanom mit einem erhöhtem Metastasierungsrisiko verbunden. Auf Monozyten besitzt ICAM-1 eine zusätzliche Funktion in der Phase des Rollens (Ley 1996).

PECAM-1 (Platelet endothelial cell adhesion molecule-1= CD31) ist ein auf Thrombozyten, Monozyten und Endothelzellen induzierbarer Adhäsionsrezeptor der Ig-Superfamilie, der bei der Bindung von Entzündungszellen am Endothel eine wichtige Rolle spielt. Dabei scheint CD31 [Seite 15↓]insbesondere für die Transmigration von Leukozyten notwendig zu sein. Durch Wechselwirkung mit Integrinen bewirkt PECAM-1 die Leukozytenextravasation.

Selektine sind membrangebundene Glykoproteine, die entsprechend ihrer Ursprungszellen in L­(Leukozyten), E-(Endothel) und P-Selektin (Plättchen und Endothel) eingeteilt werden (Bendas et al. 1999). Der Name leitet sich von den Lektinen ab und weist auf die Bindungseigenschaften dieser Rezeptoren hin, denn Lektin ist eine Sammelbezeichnung für Zucker bindende Proteine. L- und P-Selektine unterliegen einer rapiden Down-Regulation.

Die Induktion der Selektinexpression durch Entzündungsmediatoren steuert Dauer und Intensität des Leukozytenrollens und ordnet gleichzeitig den einzelnen Selektinen unterschiedliche Funktionen zu. Während P-Selektin mit seiner langgestreckten Struktur in Kombination mit L­Selektin in der Frühphase der Entzündung das Zellrollen vermittelt, ist E-Selektin durch seine langsamere Bindungskinetik für die Überleitung zur festen Adhäsion verantwortlich. Alle Selektine existieren auch in einer löslichen Form.

L-Selektin (CD62L) ist konstitutiv auf fast allen Leukozyten-Subtypen vorhanden, wobei es zur besseren Zugänglichkeit auf den Mikrovilli lokalisiert ist. Nach Aktivierung der Leukozyten wird L-Selektin innerhalb weniger Minuten proteolytisch von der Zelloberfläche abgespalten. Mechanismus und Ursache hierfür sind nicht vollständig geklärt, es wird aber eine adhäsions­modulierende Funktion postuliert. L-Selektin vermittelt auch die Extravasation von Lymphozyten an speziellen Endothelien beim Übergang ins Lymphsystem.

Innerhalb der Gruppe der Integrine existieren wenigstens 15 α- und 8 β-Ketten. Integrine sind Heterodimere, bestehend aus einer nicht kovalent gebundenen α und β Untereinheit und werden abhängig vom Zustand der Aktivierung bzw. Differenzierung unterschiedlich auf Leukozyten­Untergruppen dargestellt. Sie können mehr als einen spezifischen Liganden binden und kommen in verschiedenen Aktivierungszuständen vor.

β1–Integrine (VLA= very late antigen) vermitteln vorwiegend Zell-Matrix-Adhäsion. α4 β1 (CD49d/ CD29) wird auf Lymphozyten und Monozyten exprimiert und kann an VCAM-1 auf Endothelzellen binden und somit zur Initiation von Entzündung beitragen. Auf den meisten adhärenten Zellen ist VLA-4 nur schwach exprimiert. Das einzige weitere an der Adhäsion von [Seite 16↓]Leukozyten und Endothel beteiligte β1–Integrin ist α6 β1 (VLA-6), welches wahrscheinlich in der späten Phase der Adhäsion mitwirkt.

β2–Integrine sind für eine Vielzahl immunologischer Vorgänge unentbehrliche Rezeptoren. Sie vermitteln im Rahmen der Entzündung die feste Anhaftung von Lymphozyten und Monozyten an das Endothel, außerdem die Haftung von Effektorzellen an virusinfizierte oder Tumorzellen und somit deren Lyse.

LFA-1 (Lymphocyte function associated antigen-1 (αLβ2 = CD11a/CD18)) ist ein auf allen Leukozyten konstitutiv vorkommendes Integrin, das durch Bindung seiner Liganden ICAM-1 und ICAM-2 die Leukozytenadhäsion am Endothel vermittelt.

Der CD11b/CD18 (αMβ2, MAC-1) Rezeptor ist ein Heterodimer der β2 Integrin Familie, das Adhäsion von Neutrophilen und Monozyten an ICAM-1 (intercellular adhesion molecule 1) der Endothelzellen u. a. vermittelt. Es wird in Sekretgranula gespeichert und kann bei Aktivierung schnell mobilisiert und an der Zelloberfläche exprimiert werden. Das konstitionelle Oberflächenexpressionsniveau von CD11b ist relativ niedrig (ca. 50.000 Bindungsstellen pro Zelle) und kann bei Aktivierung schnell auf das ca. 5-fache erhöht werden. Deshalb wird die Bestimmung der CD11b-Oberflächenexpression als Aktivierungsindex von Leukozyten genutzt. MAC-1 wird von natürlichen Killerzellen, Granulozyten, aktivierten Lymphozyten und Monozyten exprimiert. Es kann seine Konfiguration unter Stimulation mit verschiedensten Agonisten (z.B. Adenosin Diphosphat (ADP) und dem bakteriellen Peptid formyl-methione­leucine-phenylalanine (fMLP)) ändern. Verschiedene Liganden binden an MAC-1 (Opsonin, ICAM-1 (CD54), ICAM-2 (CD102), ICAM-3 (CD50), Fibrinogen, Gerinnungsfaktor Xa). MAC-1 ist bei der Adhäsion und Transmigration durch Endothel und Epithel, bei der Aggregation von Neutrophilen, der Chemotaxis von Neutrophilen und Bindung von opsonierten Teilchen beteiligt.

CD44 ist ein Zelloberflächen-Proteoglykan, das zahlreiche Adhäsionsfunktionen erfüllt: Bindung an Kollagen, Förderung des „Homing“ von Lymphozyten und der Diapedese von Entzündungszellen u.a.m.. CD44 wurden auf neoplastischen Zellen entdeckt und trägt zur Fähigkeit der lymphogenen Metastasierung bei.


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1.5.2.  Adhäsionskaskade der Monozyten

Die Adhäsion von Monozyten an das Endothel ist die früheste zelluläre Reaktion der Atherogenese. Voraussetzung ist die rezeptorgesteuerte Adhäsion der Leukozyten am Gefäßendothel, die als Adhäsionskaskade (Abb.2) bezeichnet wird. Das mehrstufige Paradigma des Rekruitments inflamatorischer Zellen charakterisiert: Margination, Einfangen, Rollen, Aktivierung, feste Adhäsion und Transmigration (Ley 1996, Muller et al. 1999).

Abbildung 2: Adhäsionskaskade (nach BD Katalog)

Monozyten bewegen sich durch ein passives rheologisches Phänomen vorwiegend nahe dem Endothel (Margination). Nach einem initialen Kontakt fließender Leukozyten kommt es über Selektin vermittelte Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen zu schwach affinen Bindungen am Gefäßendothel (Capture). L-Selektin bewirkt dabei vorwiegend das Einfangen von Leukozyten aus dem Blutstrom, die Bindungen sind schnell aber instabil (Ley 1996). Luscinskas et al. 1994 berichtet von L-Selektin vermitteltem Monozyten-Rollen. Auf den Endothelzellen führen Thrombin und Histamin nach Minuten zur Freisetzung von P-Selektin, die Zytokine IL-1 und TNF α bewirken eine Expression von E-Selektin nach 3-6 h. Monozyten binden über eine primär schwache Bindung an P- und E-Selektin, um dann, nach einer rollenden Adhäsion in Blutstromrichtung, sich an ICAM-1 und VCAM-1, die nach 12-24 bzw. 6-10 h induziert werden, stärker zu fixieren. Für den Prozeß des langsamen Rollens ist die Interaktion VLA4/VCAM [Seite 18↓]essentiell, wobei alle Integrine nur nach Konfigurationsänderung aktiv werden (Ley 1996). Die aktivierten Integrine binden die rollenden Leukozyten fest an das Endothel. Dabei sind z.B. Kontakte wie LFA-1/ICAM-1 und VLA-4/VCAM-1 wesentlich. Die Bindung von Neutrophilen an ICAM-1 erfolgt lt. Hentzen et al. 2000 als kooperativer und sequentieller Prozeß von CD11a/CD18 abhängiger Anheftung gefolgt von CD11b vermittelter Stabilisierung. Auch eine Einbeziehung von VLA-6 in der späten Arrest-Phase wird vermutet. Nach Fixation beginnt die transendotheliale Migation: die Leukozyten werden flach und migrieren durch das Endothel. Für die Migration ist z.B. CD31 notwendig.

1.5.3. Pathologische Expression

Neben ihrer physiologischen Funktion im Immungeschehen wurden auch Dysregulationen der Adhäsionsmolekülexpression z.B. bei myokardialer Ischämie, Arteriosklerose, rheumatoider Arthritis, Asthma, Diabetes mellitus, Ischämie / Reperfusion und eine Beteiligung an der Gewebeinvasion metastasierender Krebszellen beobachtet.

Bei Patienten mit instabiler Angina pectoris oder vaskulärem Insult sind erhöhte Adhäsionsmolekül-Konzentrationen im Serum und auf Endothelzellen belegt (Xion et al. 1998). Hypoxie bewirkt eine Zunahme der CD11b-Expression auf mononuklearen Zellen (Scannell et al. 1995). LPS, aber auch LDL, Superoxid-Radikale, Rauchen und Cytomegalie-Virus-Infektion fördert die Expression von Adhäsionsmolekülen auf Endothelzellen (Meniconi et al. 1998). Durch dauerhaft erhöhte Glucosekonzentrationen kommt es zu oxidativem Stress für die Endothelzellen, der zur Exprimierung von E-Selektin und anderen Adhäsionsrezeptoren und somit zur Bindung und Infiltration von Monozyten führt. Lösliche Adhäsionsmoleküle liegen im Serum von Hypertoniepatienten erhöht vor (DeSouza et al. 1997, Dörffel et al. 2000). Außerdem sind Selektine ein wichtiger Faktor bei der Metastasierung von Krebs und vermitteln die Bindung verschiedener metastasierender Krebszellen aus dem Blutstrom an das Gefäßendothel und die anschließende Gewebeinvasion.

Wegen ihrer zentralen Rolle im Entzündungsgeschehen sind die Adhäsionsmoleküle attraktive Targetstrukturen für die Suche nach neuartigen antiinflammatorischen Stoffen. Im Gegensatz zur herkömmlichen symptomatischen Therapie könnte man mit kompetitiven Adhäsionsmolekül­Inhibitoren systematisch in den Prozeß der Leukozyten-Chemotaxis eingreifen.  Nahe liegend ist deshalb die Frage, ob ein bestimmtes Muster der Änderung von Adhäsionsmolekülen spezifisch für Bluthochdruck ist.


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Eine Zusammenstellung der von Monozyten exprimierten Adhäsionsmoleküle geben Tab.2 und Tab.3, wobei die in dieser Studie bestimmten Adhäsionsmoleküle in fett gedruckter CD Nomenklatur gekennzeichnet sind.

Tab. 2: Integrine, zusammengehörige α und β Einheit, von Monozyten exprimiert bei M=Ja

Integrin

b

CD

a

CD Nr.

Liganden

M

Funktion

VLA-1

VLA-2

VLA-3

VLA-4

VLA-5

VLA-6

a 7b1

a 8b1

aVb1

b1

CD29

a1a2

a3

a4

a5

a6

a7

a8

aV

CD49a

CD49b

CD49c

CD49d

CD49e

CD49f

CD51

Laminin

Kollagen

Fibronectin,Kollagen

VCAM-1, Fibronectin

Fibronectin

Laminin

Laminin

Unbekannt

Fibronectin

Ja

Ja

Ja

Rezeptor für Laminin

Reguliert Expression von Kollagen

Zell-Zell-Interaktion

Leukozyten-Rollen, Adhäsion

Zell-Adhäsion und Migration

Zell-Adhäsion und Migration

LFA1

MAC-1

P150,95

b2

CD18

aL

aM

aX

CD11a

CD11b

CD11c

ICAM-1, -2,-3

ICAM-1, Fibrogen, C3bi

C3bi, Fibrinogen

Ja

Ja

Leukozyten-Endothel-Interaktion

Adhäsion Monozyten zu Endothel

Adhäsion Granulozyt zu Endothel

und weiter wie CD104, CD61, CD41, CD51

 


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Tab. 3: Selektine und Immunglobuline zur Adhäsion auf Monozyten

Adhäsionsmoleküle auf Monozyten

CD Nr.

Größe

Funktion

Regulation

Liganden

Selektine

L-Selektin =

Leukozyten-adhäsionsmolekül-1

CD62 L

100 kDa

Monozyten-Bindung an Endothel beim Rollen

Konstitutiv,

nach Aktivierung herabgeregelt

CD34

GlyCAM-1

MAdCAM-1 (Mucosal Adressin Cell Adhäsion)

Immunglobulin Superfamilie

ICAM-1 =

Intercellulares Adhäsionsmolekül 1

CD54

90-115kDa

Adhäsion Monozyten zu aktiviertem Endothel, Extravasion

basale Expression, induzierbar von IFNg, IL-1, TNFa, LPS

LFA-1

Mac-1

ICAM-2

CD102

55-65kDa

  

LFA-1

ICAM-3

CD50

116-140kDa

  

LFA-1

PECAM-1 =

Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1

CD31

120-130kDa

Transmigration

Konstitutiv, herabgeregelt bei T-L. nach Aktivierung

PECAM-1,

aVb3

Weitere

CD44/ H-CAM

CD44

90 kDa

Lympozytenhoming, Zell-Zell-Matrix-Kontakt

konstitutiv

Hyaloronat, Kollagen


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1.6.  Hypertonie und Arteriosklerose

1.6.1. Definition und Bedeutung von Arteriosklerose

Das arterielle Gefäßsystem nimmt eine Schlüsselrolle in der Pathogenese der Hypertonie ein. Grundsätzlich muß man das Gefäßsystem sowohl als blutdruckbestimmenden Faktor, wie auch als Zielorgan eines Bluthochdrucks mit den Endpunkten Herzinfarkt und Schlaganfall betrachten (Wambach et al. 1994). Dabei sind Arteriosklerose und Hypertonie verschiedene Krankheitsentitäten und nicht bei jedem Hypertoniker manifestiert sich eine extensive Arteriosklerose.

Die Arteriosklerose ist nach Definition der WHO eine variable Kombination von Intimaveränderungen, bestehend aus herdförmigen Ansammlungen von Lipiden, komplexen Kohlenhydraten, Blut und Blutbestandteilen sowie Bindegewebe und Kalziumablagerungen, verbunden mit Veränderungen der Arterienmedia. Die Erkrankung tritt in Abhängigkeit der Risikofaktorkonstellation als Mikroangiopathie und Makroangiopathie in unterschiedlichen Organkompartimenten auf. Die Atherosklerose ist ein ungleichmäßig nodulärer Typ der Arteriosklerose.

Die Bedeutung der Arteriosklerose und ihrer Folgeerkrankungen bei bis zu 50% Mortalität als häufigste Todesursache in den industriell hochentwickelten Ländern ist hinreichend bekannt (Wambach et al. 1994). Die Hypertonie gehört zu den führenden Risikofaktoren der Arteriosklerose. In der Framingham Studie wird bei 35-64 jährigen Hypertonikern ein zwei- bis vierfach höheres Risiko, ein kardiovaskuläres Ereignis zu erleiden, belegt (Kannel et al. 1980). Daraus ergibt sich die dringende Forderung, die pathologischen Grundlagen der Arteriosklerose und ihrer Risikofaktoren zu erforschen, die möglichen Therapieansätze auszuloten und gegebenenfalls Präventionsstrategien zu entwickeln.

1.6.2. Entwicklung arteriosklerotischer Läsionen

Zur Entstehung der Arteriosklerose existieren mehrere Theorien, deren Ausgangspunkt die endotheliale Dysfunktion ist. Die bekannten klassischen kardiovaskulären Risikofaktoren, wie Hypercholesterinämie, arterielle Hypertonie, Nikotinkonsum und Diabetes mellitus erhöhen den oxidativen Stress in den Endothelzellen und gehen mit einem Verlust der endothelvermittelten Vasodilatation einher (Simon et al. 1999). Dieser Verlust der Stickstoffmonoxid (NO)­[Seite 22↓]vermittelten Gefäßerweiterung ist das Kennzeichen einer "endothelialen Dysfunktion", die bereits in der Frühphase der Atherosklerose nachweisbar und ursächlich mit dieser Erkrankung verbunden ist.

Im Verlauf der endothelialen Dysfunktion wird infolge veränderter Permeabilität die Grundsubstanz der Intima durch ein fibrinreiches Ödem aufgelockert. Im Blut zirkulierende Lipoproteine (LDL) und Cholesterinester infiltrieren die aufgelockerten Intimastrukturen und lagern sich dort ab. Ein weiteres Kennzeichen atherosklerotischer Gefäße ist eine Endothelzellaktivierung, die durch eine Expression von Adhäsionsmolekülen wie "vascular cell adhesion molecule-1" (VCAM-1), "intercellular adhesion molecule-1" (ICAM-1) und "endothelial-leukocyte adhesion molecule-1" (E-Selektin) charakterisiert ist und eine Ankopplung zirkulierender Leukozyten an das Endothel bewirkt (Nakashima et al. 2000). So ist die endotheliale Adhäsion von Monozyten mit nachfolgender Migration in den subendothelialen Raum ein zentraler Vorgang in der Entwicklung von frühen atherosklerotischen Läsionen. Im subendothelialen Raum transformieren diese Zellen dann zu Makrophagen, die sich durch eine unkontrollierte Aufnahme von oxidiertem LDL über den Scavenger-Rezeptor zu den typischen Schaumzellen entwickeln. Makroskopisch zeigen sich gelbliche, streifenförmige Formationen, die sog. „fatty streaks“ (flache, fettreiche Plaques). Die Intimaläsionen bedingen eine Anlagerung von Thrombozyten, die u. a. PDGF (platelet derived growth factor) freisetzen. Es kommt zu einer Migration von glatten Muskelzellen der Media in die Intima, sowie zu deren Proliferation. Die Muskelzellen bilden Kollagene, Elastin und Proteoglykane in einem Ausmaß, daß die resultierende Intimaverdickung (initiale Sklerosierung) oder gar erste fibröse Plaques sonographisch feststellbar sind.

1.6.3. Ätiologie der Arteriosklerose

Eine Vielzahl von Risikofaktoren für die Entwicklung von Arteriosklerose, wie Hypercholesterinämie, hohes LDL-Niveau, arterielle Hypertonie, Nikotinkonsum, Alter, männliches Geschlecht, Diät, Bewegungsmangel und Diabetes mellitus wurden identifiziert. Jedoch nur bei einem Drittel der Patienten mit akutem Myokardinfarkt ist einer der klassischen Risikofaktoren eruierbar. Auch die unterschiedliche Inzidenz und der unterschiedliche Verlauf der Arteriosklerose lassen sich nicht hinreichend durch die kardiovaskulären Risikofaktoren erklären. Deshalb wird über weitere Risikofaktoren spekuliert.


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Die Kolonisation von Monozyten und T-Lymphozyten in allen Phasen der Arteriosklerose, das Ausschütten von Entzündungsmediatoren (CRP, Zytokine) und die Expression von MHC­Klasse-II-Antigenen weisen auf eine inflammatorische und immunogene Natur der Arteriosklerose hin. Zytokine, oxidiertes LDL und möglicherweise auch ein Befall mit Chlamydia pneumoniae oder anderen Erregern (Meniconi et al. 1998) bzw. autoimmune Prozesse bewirken eine Entzündung der Gefäßwand mit der Folge einer kontinuierlichen Endothelzellaktivierung.

Auch eine spezifische zellvermittelte Immunantwort könnte einen Beitrag zur Atherogenese leisten. T- und B-Lymphozyten (bis zu 20 %) verstärken die Entwicklung der arterio­sklerotischen Läsionen, sind im Unterschied zu Monozyten/ Makrophagen aber nicht unbedingt notwendig für deren Entwicklung (Schmitz et al. 1998, Muller et al. 2001). Neben dem lokal inflammatorischen Prozeß in der Gefäßwand sind auch systemische Zeichen einer entzündlichen Reaktion mit der Entwicklung der Arteriosklerose verbunden (Meniconi et al. 1998). So korrelieren die Plasmaspiegel des C-reaktiven Proteins, des Fibrinogens und die Höhe der Leukozytenkonzentration positiv mit dem Risiko einer kardiovaskulären Erkrankung. Hinweis auf eine systemische Entzündungsreaktion sind auch erhöhte Akut-Phasen-Proteine bei instabiler Angina pectoris. In der Patientengruppe mit erhöhtem CRP bewirkt ASS eine Risikoreduktion für Myokardinfarkt zusätzlich zu der antithrombotischen Wirkung des Medikamentes (Meniconi et al. 1998).

Die Beteiligung immunologischer Faktoren in der Ätiologie der Arteriosklerose wird durch verschiedenste Studien belegt (Lopes-Virella et al. 1985). Lösliche Immunkomplexe bei chronischer Serumkrankheit in Ratten führen zu arteriosklerotischen Läsionen und zu erniedrigtem HDL-Cholesterin Spiegel. Immunkomplexe können Plättchenaggregation induzieren und somit (z.B. über Serotonin Freisetzung) Monozyten stimulieren. Auch eine Bindung von Immunkomplexen an z.B. durch Virusinfekte verändertes Endothel mit folgender Monozytenaktivierung über Fc-Rezeptoren wird diskutiert. Wick et al. 1995 versteht Arteriosklerose als Autoimmunreaktion gegen Hitze-Schock-Protein-60, das von Endothelzellen in Gebieten mit erhöhtem hämodynamischen Stress exprimiert wird.


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Für den Risikofaktor Hypercholesterinämie konnte kürzlich ein inflammatorischer Phänotyp der zirkulierenden Monozyten als spezifisches zelluläres Korrelat assoziiert werden (Schmitz et al. 1998). Diese Monozyten sind durch eine hohe Expression von β1- und β2-Integrinen charakterisiert, was ein Hinweis auf eine stärkere Fähigkeit zur Adhärenz an entzündetes Gewebe sein könnte. Es stellt sich die Frage nach entsprechenden Veränderungen der Monozyten bei Hypertonie.

Betrachtet man die Interaktion von Hypertonie und Arteriosklerose, scheint es naheliegend, Mechanismen zu vermuten, die beiden gemeinsam sind. Prädestinierte Orte für Arteriosklerose bei Hypertonie sind die Verzweigungen der Arterien, die auf Grund der besonderen rheologischen Bedingungen hohen Drücken ausgesetzt sind (Dörffel 2002). Allerdings scheint die mechanische Belastung durch Sher-Stress nur ein Faktor im Zusammenhang zwischen Hypertonie und Arteriosklerose zu sein. Hypertoniker mit erhöhtem Reninspiegeln haben ein fünffach höheres Risiko einen Myokardinfarkt zu erleiden (Aldermann et al. 1991). Hypertonie bedingt neben erhöhtem hämodynamischem und oxidativem Stress (Tummala et al. 1999) eine endotheliale Dysfunktion (Vogel et al. 1997), eine erhöhte Adhärenz mononukleärer Zellen, eine verstärkte Expression von Wachstumsfaktoren und Zytokinen, vaskuläres Remodeling und verändertes Wachstum der glatten Muskelzellen durch AT.

Zusammenfassend könnte also der arteriosklerotische Gefäßumbau als chronisch-aktive Arteritis unterschiedlicher Ätiologie aufgefaßt werden (Ross et al. 1999). Die mononukleären Phagozyten stehen am Anfang der durch chronische Entzündungsreaktion bei Arteriosklerose ausgelösten Immunkaskade. Die Schädigung normaler Endothelzellen könnte als Konsequenz aktivierter Monozyten erklärbar sein. In diesem Zusammenhang ist auch der Einfluß des belegten kardiovaskulären Risikofaktors der Arteriosklerose, der Hypertonie, als möglicher Prozeß generalisierter Monozytenaktivierung neu zu verstehen.

Die weitere Charakterisierung der zellulären Immunologie von Monozyten bei Hypertonie und bei der Entwicklung von arteriosklerotischen Läsionen könnte neue spezifische Ansatzpunkte für Diagnostik und Therapie eröffnen. Ziel der Hypertoniebehandlung sollte nicht nur die Senkung des Blutdruckes, sondern die Korrektur der vaskulären und folglich auch monozytären Abnormitäten sein.


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1.7.  Mögliche neue therapeutische Ansätze

1.7.1. Beeinflussung des RAS durch AT-1-Rezeptor Antagonisten

Das RAS und die Wirkung seines aktiven Peptids AT kann auf verschiedenen Ebenen beeinflußt werden. Mit Einführung der ACE-Hemmer in den 80-er Jahren wurde erstmals im Rahmen der Hypertonie-Behandlung die Umwandlung von Angiotensin I zum aktiven AT gehemmt. Bei Hochrisikopatienten, d.h. Menschen älter als 55 Jahren mit Diabetes, Hypertonie oder anderen kardiovaskulären Risikofaktoren, bewirkt die Behandlung mit dem ACE-Hemmer Ramipril eine Reduktion des relativen Risikos für schwere kardiopulmonale Ereignisse um 22% (HOPE Studie, Yusuf et al. 2000). ACE-Hemmer sind deshalb aus der Hypertoniebehandlung nicht mehr wegdenkbar. Dabei galten die positiven Therapieergebnisse sowohl für Normotoniker als auch für Hypertoniker, was die mittlerweile etablierte Ansicht bestätigt, daß die Wirkung von ACE­Hemmern nicht ausschließlich auf die blutdrucksenkende Wirkung der Substanz zurückzuführen ist. Bei Diabetikern sind mikroangiopathische Läsionen reduziert (Kubischek et al. 2000), was die Forderung untermauert, alle unter einem Diabetes Typ II leidenden Patienten ohne Kontraindikation mit einem ACE-Hemmer zu behandeln. Bei für Renin und Angiotensinogen doppelt transgenen Ratten bewirken ACE-Hemmer im Gegensatz zu anderen Blutdruck senkenden Medikamenten eine Verringerung der Gefäßläsionen und der ICAM-Expression auf Endothelzellen (Mervaala et al. 2002). Tierstudien demonstrieren eine reduzierte Monozytenakkumulation bei Behandlung mit ACE-Hemmern (Kranzhöfer et al. 1999).

Gezielter kann mit AT-1-Rezeptorantagonisten wie Losartan auf die AT-Wirkung Einfluß genommen werden. Sie blockieren selektiv die zellmembranständigen AT-1-Rezeptoren und somit nahezu alle physiologischen Wirkungen von AT. Im Gegensatz zu ACE-Hemmern beeinflussen AT-1-Rezeptorantagonisten den Bradikinin-Stoffwechsel nicht und zeigen im klinischen Einsatz ein gutes Verträglichkeitsprofil. Zudem bestehen lokale, organbezogene ACE unabhängige Synthesemöglichkeiten von AT, die nicht durch ACE-Hemmer, aber durch AT-1­Rezeptorantagonisten blockiert werden können (Lang et al. 2000). Dörffel et al. 1999 belegt eine durch Losartan verminderte Adhäsion von Monozyten bei AT-Stimulation. Die durch AT bedingte NF κB Expression in isolierten menschlichen Monozyten wird durch Losartan geblockt (Kranzhöfer et al. 1999). Wir untersuchen deshalb die Stimulierbarkeit der Adhäsionsmoleküle auf Monozyten durch AT bzw. AT1-AK und die eventuelle Inhibition dieses Effektes durch den AT1-Rezeptor-Antagonisten Losartan.


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1.7.2.  Der Glykoprotein IIb/IIIa-Rezeptor Antikörper Abciximab

Klinische Studien zeigen, daß die Blockierung von Integrinen ein neuer, erfolgversprechender Ansatz für die Therapie koronarer Gefäßerkrankungen ist (CAPTURE Study 1997).

Abciximab (ReoPro, Lilly) ist das Fab-Fragment eines monoklonalen Antikörpers (7E3) gegen den Glykoprotein-IIb/IIIa-Rezeptor (αIIbβ3, Fibrinogen-Rezeptor) auf Thrombozyten. Über die Glykoprotein-IIb/IIIa-Rezeptor antagonistische Aktivität wirkt Abciximab als Anti­Thrombozyten-Agenz zur Verhinderung von Plättchen vermittelter Thrombose bei instabiler Angina pectoris und perkutaner Koronarintervention (Frederickson et al. 2000). Die Gabe von Abciximab führt zu einer Risikoreduktion (um 14-64%) für einen Myokardinfarkt bei instabiler Angina pectoris und senkt die Restenose-Rate sowie akute ischämische Komplikationen nach Koronarintervention (Hamm et al. 2000, Adgey et al. 1998).

Im Verlaufe der Entwicklung wurde festgestellt, dass Abciximab mit zwei weiteren Integrin­Rezeptoren reagiert: dem Vitronectin-Rezeptor ( αVβ3, CD51/CD61), der auf Plättchen und Endothelzellen exprimiert wird, sowie mit dem „aktivierten“ MAC-1 (αMβ2, CD11b/CD18)­Rezeptor auf Leukozyten (Simon et al. 1997). Die Basis der Kreuzreaktivität von Abciximab ist nicht sicher bekannt, wird aber in einer sowohl in β3 als auch in αM gefundenen gemeinsamen Metall-Ionen abhängigen Adhäsions-Struktur vermutet.

Abciximab hat eine hohe Affinität zum Glykoprotein IIb/IIIa-Rezeptor, wirkt innerhalb von Minuten, besitzt eine extrem kurze Plasma-Halbwertszeit (Frederickson et al. 2000) und eine verlängerte biologische Halbwertszeit bis zu 24 h (Kleimann et al. 1999, Mickelson et al. 1999). Die Plättcheninhibition ist dosisabhängig.

Es ergibt sich die Fragestellung, ob und in welcher Art und Weise Abciximab die Expression von Adhäsionsmolekülen auf Monozyten, insbesondere von CD11b, verändert.


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13.01.2005