Diskussion

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Viele Studien, die sich auf Tiermodelle stützen, legen nahe, dass die Adhäsion von Monozyten an das Gefäßendothel der entscheidende Schritt für den Prozess der Atherogenese ist [Watanabe et al 1998; Gerszten et al 1999]. Wir untersuchten die Adhärenz von Monozyten von Hochdruckpatienten und gesunden Kontrollpersonen an das Gefäßendothel in einem humanen In-vitro-System. Wir zeigten, dass die Spontanadhäsion und die Adhäsion nach Stimulation mit Angiotensin II von Monozyten an humanes In-vitro-Endothel bei Patienten mit arterieller Hypertonie im Vergleich zu den gesunden Kontrollpersonen gleichen Alters und Körperbaus signifikant höher war. Außerdem war die Sauerstoffradikalfreisetzung in Patientenmonozyten signifikant erhöht im Vergleich zu den gesunden Kontrollpersonen.

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Obwohl Angiotensin II in physiologisch relevanten Konzentrationen verwendet wurde und die Spontanadhäsion von Monozyten an Hochdruckpatienten erhöht war, ist es wichtig zu bedenken, dass es sich um In-vitro-Experimente handelt.

Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass die erhöhte Adhäsion bei arterieller Hypertonie durch voraktivierte Monozyten verursacht wird. Wick et al 1995) nehmen an, dass eine Autoimmunreaktion gegen Hitzeschockprotein 60 (Hsp60), das von Endothelzellen nach der Behandlung mit bestimmten Zytokinen (TNF α, IL-1β) ausgeschüttet wird, das Initiationsereignis der Atherosklerose darstellt. Hitzeschockprotein 60 ist ein mitochondriales Protein, das leicht im Zytoplasma gestresster Zellen nachgewiesen werden kann. Durch unsere Arbeitsgruppe konnte von Dörffel et al nachgewiesen werden, dass im Vergleich zu Gesunden bei Hypertonikern erhöhte Mengen an Tumornekrosefaktor α und Interleukin-1β, bei Stimulation mit Angiotensin II oder Lipopolysacchariden (LPS), aus peripheren Blutmonozyten sezerniert werden [Dörffel et al 1999]. Für unstimulierte Monozyten wurden keine Unterschiede bei der Zytokinausschüttung zwischen Patienten und Kontrollen gefunden.

Eine erhöhte Zytokinsekretion kann bei der Superoxidradikalfreisetzung, Endothelverletzung, der Ablagerung und Aktivierung von zellulären Elementen auf der Gefäßwand und der Progression zur Atherosklerose eine Rolle spielen [Vaddi et al 1994]. Mit einer neueren Untersuchung wurde interessanterweise eine erhöhte Adhäsion von Monozyten von Hochdruckpatienten an humane Umbilikalvenenendothelzellen aufgezeigt. Daraufhin konnten wir dieses Ergebnis an humanen Aortenendothelzellen bestätigen.

5.1  Die Rolle der erhöhten Superoxidfreisetzung von Monozyten bei der Atherogenese

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Aufgrund unserer Untersuchungen, die eine erhöhte Adhäsion von unstimulierten Monozyten von Patienten mit arterieller Hypertonie im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen an einschichtiges humanes Endothel zeigten, analysierten wir die Freisetzung von Sauerstoffradikalen von Monozyten von Hypertonikern und gesunden Probanden. Wir analysierten die durch PMA induzierte Sauerstoffradikalfreisetzung von Monozyten und Endothelzellen von Hochdruckpatienten und Normalkontrollen durch Messung der Chemilumineszenzaktivität. PMA ist das beste Agens zur Testung der Proteinkinaseaktivität, die bekanntermaßen eine wichtige Rolle bei der NADPH Oxidase Aktivierung spielt (Abbildung 18).

Abbildung 18: Chemische Darstellung der Entstehung und des Verbleibs von Sauerstoffradikalen

Die Oxidase zur extrazellulären Produktion reaktiver Sauerstoffspezies - die sogenannte „Respiratory-Burst-Oxydase“ (Sauerstoffradikalfreisetzungs-Oxidase) - ist eine kurze membrangebundene Elektronentransportkette, die extrazellulären Sauerstoff zu Superoxid oxidiert. Die Elektronen-Transportkette oxidiert auch zytosolisches NADPH, welches vom Pentosephosphatzyklus generiert wird. Das NADPH fungiert als Elektronendonor [Babior 1987, Cross 1991] bei der energiefreisetzenden Redoxreaktion (Gleichung 1). Das Superoxidanion ist unstabil und dismutiert sofort zu Wasserstoffperoxid und Sauerstoff. Wasserstoffperoxid kann entweder spontan oder katalytisch in Wasser und Sauerstoff umgesetzt werden, oder als Oxidans in Peroxidase-abhängigen Reaktionen dienen [Nauseef 1990] (Gleichung 2).

Als ein weiterer Aktivierungsmarker waren die Spitzenwerte der Chemilumineszenz nach Stimulation mit PMA bei Patienten signifikant höher als bei den gesunden Freiwilligen.

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Die Chemilumineszenzuntersuchung von Patienten mit Hypertonie zeigte im Vergleich zu den Kontrollpersonen nach Stimulation durch Angiotensin II eine signifikant erhöhte Chemilumineszenzaktivität. Dieses Ergebnis stimmt mit vorhergehenden Versuchen, die einen Zusammenhang zwischen Angiotensin II induzierter Hypertonie und erhöhter vaskulärer Superoxidproduktion in Mäusen nachgewiesen hatten, überein [Fukai et al 1999].

Nach Vorinkubation von humanen Monozyten mit dem Angiotensin II - Typ 1 - Rezeptorantagonisten Eprosartan und anschließender Stimulation mit Angiotensin II unterschied sich die Chemilumineszenzaktivität der Monozyten bei Patienten und Kontrollpersonen nicht von der Chemilumineszenzaktivität nach Angiotensin II - Stimulation. Unser Ergebnis könnte möglicherweise im Zusammenhang mit einer potentiell agonistischen Wirkung von Eprosartan am AT1-Rezeptor von Monozyten stehen. Dechend et al identifizierten im Plasma prä-eklamptischer Frauen agonistische Autoantikörper, die gegen den AT1-Rezeptor gerichtet sind und zur Aktivierung der NADPH-Oxidase mit folgender Sauerstoffradikalfreisetzung führen [Dechend et al 2003]. Außerdem wird Angiotensin II – induzierten Sauerstoffradikalen eine entscheidende Rolle bei der Hypertonie, Atherosklerose und zellulärem Remodeling zuerkannt, die eine antioxidative Wirkung von AT1-Rezeptorantagonisten nahe legt. Diese Annahme konnte aber bisher nur eingeschränkt mit klinischen Studien belegt werden.

Nach Stimulation von Patientenmonozyten mit LPS kam es zu einem tendenziellen, jedoch nicht statistisch signifikanten Anstieg der Chemilumineszenzaktivität im Vergleich zur gemessenen Chemilumineszenz-aktivität bei der gesunden Kontrollgruppe. Eine mögliche Erklärung für dieses Ergebnis besteht darin, dass LPS nicht zu einer direkten Stimulation der NADPH-Oxidase führt, wie für neutrophile Granulozyten beschrieben wurde, sondern zur indirekten Aktivierung der Zellen (“Priming“) führt, dessen Mechanismus noch nicht genau verstanden wird [DeLeo et al 1998]. LPS interagiert mit Monozytenrezeptoren, wodurch der Transkriptionsfaktor NF-κβ aktiviert wird. Die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κβ führt zur Expression pro-inflammatorischer Zytokine und der Generierung von reaktiven Sauerstoffradikalen [Legrand-Poels et al 1997].

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Eine erhöhte Sauerstoffradikalfreisetzung hat ein unbestreitbar pathogenes Potential. Die Sauerstoffradikale können zu hoch atherogen oxidiertem LDL führen, welches für die Zellen der Arterienwand zytotoxisch ist und entzündliche sowie thrombotische Prozesse stimulieren kann [Aviram et al 1998; Ross 1999]. Die oxidative Situation der Makrophagen hängt von dem Gleichgewicht zwischen der zellulären NADPH-Oxidase und dem Glutathion System ab. LDL-assoziierte polyphenolische Flavonoide, die seine Oxidation verhindern, können auch die oxidative Verfassung der Monozyten senken und in Folge die zellvermittelte Oxidation von LDL. Die unter oxidativem Stress vorkommende Oxidation von Makrophagenlipiden kann zu einer zellvermittelten Oxidation von LDL auch in vivo führen. [Aviram et al 1998]

Wenn Low Density Lipoprotein-Partikel in einer arteriellen Gefäßwand abgelagert sind, können sie oxidiert und von Makrophagen über ihre Radikalfängerrezeptoren an der Oberfläche dieser Zellen aufgenommen werden [Steinberg 1997; Griendling et al 1997; Khoo et al 1992]. Der Grad, bis zu dem LDL verändert werden kann, variiert sehr stark [Griendling et al 1997; Diaz et al 1997]. In den Makrophagen gespeichertes LDL aktiviert die Schaumzellen. Außerdem wirkt LDL chemotaktisch auf andere Monozyten und kann die Expression von Genen für den Makrophagen-Kolonie-stimulierenden Faktor [Rajavashisth et al 1990] und das von Endothelzellen abstammende “monocyte chemotactic protein“ hochregulieren [Leonard und Yoshimura 1990]. Nach der Bindung an Radikalfängerrezeptoren in vitro initiiert das modifizierte LDL eine Reihe intrazellulärer Ereignisse [Hajjar und Haberland 1997], einschließlich der Induktion von Urokinase [Falcone et al 1991] und inflammatorischen Zytokinen wie Interleukin-1 [Geng und Libby 1995]. Die Entzündungsreaktion selbst kann einen profunden Effekt auf die Lipoprotein-wanderung innerhalb der Arterien haben. Insbesondere Entzündungsvermittler, wie Tumornekrosefaktor-α, Interleukin-1 und Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor verstärken die Bindung von LDL an das Endothel und die glatte Muskulatur und erhöhen die Transkription des LDL-Rezeptor Gens [Hajjar und Haberland 1997]. Studien an transgenen Mäusen haben offengelegt, dass Lp-(a)-Lipoprotein, Cholesterolestertransferprotein, Apolipoprotein-A (das Hauptapolipoprotein des High Density Lipoproteins (HDL)) und andere Moleküle einen geringen Effekt auf die Atherogenese haben, wohingegen der Makrophagen-Kolonie-stimulierende Faktor für die Regulation der Monozyten- und Makrophagenzahl sowie für die Läsionbildung bedeutsam zu sein scheint [Qiao et al 1997; de Villiers et al 1998].

Oxidiertes LDL in atherosklerotischen Läsionen beim Menschen [Ylä-Herttuala et al 1989] induziert eine proatherosklerotische NAD(P)H-Oxidase Expression [Rueckschloss et al 2001]. Mild oxidiertes LDL könnte während der Atherogenese auch zu einer Aktivierung des “platelet-derived-growth-factor“ führen [Escargueil-Blanc et al 2001]. Oxidiertes LDL kann direkt als endothelialer Stressor wirken. Es kann auch später zur Transformation von Makrophagen und von der Media abstammenden glatten Muskelzellen zu Schaumzellen führen [Frostegard et al 1992].

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Bei Tieren mit Hypercholesterinämie kann die Größe der atherosklerotischen Läsionen und das Auftreten von Fettsträngen (fatty streaks) bei nichtmenschlichen Primaten durch Antioxidantien vermindert werden [Sasahara et al 1994, Chang et al 1995]. Diese Beobachtung legt nahe, dass Antioxidantien einen antiinflammatorischen Effekt haben, möglicherweise durch eine Verhinderung der Hochregulation der Adhäsionsmoleküle für Monozyten [Fruebis et al 1997]. Antioxidantien erhöhen die Resistenz von humanem LDL gegenüber einer Oxidation ex vivo [Reaven et al 1993] in Relation zum Vitamin E Gehalt des Plasmas. Die Aufnahme von Vitamin E ist umgekehrt proportional zur Inzidenz des Myokardinfarktes, und die zusätzliche Aufnahme von Vitamin E reduzierte koronare Ereignisse in einer vorläufigen klinischen Untersuchung [Rimm et al 1993; Stampfer et al 1993; Stephens et al 1996]. Im Gegensatz dazu stehen die Ergebnisse der „Heart Outcomes Prevention Evaluation“ (HOPE) Studie. Im Rahmen der HOPE-Studie, einer Sekundärpräventions-Studie, wurde für Hochdruckpatienten unter Therapie mit Ramipril eine signifikante Mortalitätssenkung festgestellt, wohingegen sich die Therapie mit 400 IU D-Alpha-Tocopherol-Azetat (Vitamin E) als uneffektiv erwies [HOPE Investigators 2000]. Für andere Oxidantien, wie β-Caroten, wurde kein günstiger Einfluss [Hennekens et al 1996, Omenn et al 1996] beschrieben.

Obwohl der Hypercholesterolämie bei etwa 50 Prozent der Patienten mit kardiovaskulärer Erkrankung eine bedeutsame Rolle zufällt [Braunwald 1997], müssen auch andere Faktoren in Betracht gezogen werden. Die Arteriosklerose könnte eine Entzündungserkrankung sein und nicht einfach nur aus der Ansammlung von Lipiden resultieren [Ross 1999].

Oxidativer Stress trägt durch Förderung der Proliferation der glatten Gefäßmuskulatur, der Monozyten-/ Makrophageninfiltration, Veränderung des Gefäßtons und Aktivierung von Matrix-Metalloproteinasen, neben anderen Effekten auf die Zellfunktion, einschließlich der Regulation der Kinaseaktivität, Lipidperoxidation und Inaktivierung von Nitritoxid, zum Unterhalt von Gefäßerkrankungen bei [Griendling et al 1994].

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Hypertonie scheint insbesondere mit erhöhtem Oxidationsstress verbunden zu sein. Es wurde von Griendling et al demonstriert, dass Angiotensin die Produktion von reaktiven Sauerstoffradikalen durch die NADPH-Oxigenase stimuliert [Griendling et al 1994]. Bei Ratten konnte der durch Angiotensin II induzierte Bluthochdruck durch eine Form der Superoxiddismutase gesenkt werden [Laursen et al 1997, Fukui et al 1997], die eines der wichtigsten Verteidigungsenzyme der Zelle gegenüber dem Superoxidanion ist [Oury et al 1997].

Drei Isoenzyme der Superoxiddismutase wurden bislang identifiziert, 1. eine Kupfer und Zink-enthaltende Form (Cu/ZnSOD), die sich vor allem im Zytosol befindet, 2. eine mitochondriale, sogenannte manganesische Form (Mn-SOD), und 3. ein extrazelluläres Isoenzym (ecSOD). Im Interstitium der Gefäße liegen speziesabhängig bis zu 50% der Gesamt-Superoxiddismutase in der extrazellulären Form vor [Stralin et al 1995]. Insbesondere unter Zytokin-einwirkung [Marklund 1992] und an atherosklerotischen Gefäßen [Fukai et al 1998] sind erhöhte ecSOD-Spiegel zu finden.

Fukai et al stellten 1999 fest, dass Angiotensin II die Expression der extrazellulären Superoxiddismutase (ecSOD) über einen p42/44 MAP-Kinase-Weg unabhängig von der Superoxidproduktion hochreguliert. Die Gesamt-Gefäß-Superoxiddismutase war nach Angiotensin II - Infusion in vivo bei Fukai nicht erhöht. Trotzdem hat der durch Angiotensin II verursachte Anstieg an ecSOD einen bedeutenden Effekt auf den Radikalfang im Interstitium, wo sich das Enzym befindet.

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Außerdem wird für den Kupfer und Zink enthaltenden Superoxiddismutasetyp eine Peroxidaseaktivität angenommen [Hogeson und Fridovich 1997; Yim et al 1990]. Demzufolge könnte die erhöhte Expression der extrazellulären Superoxiddismutase die Peroxidasereaktionen im Interstitium erhöhen. Dadurch könnten die Kettenreaktionen der Sauerstoffradikale und die LDL-Oxidation beeinflusst werden. Auch für Arteriosklerose wurde ein Anstieg der vaskulären extrazellulären Superoxiddismutase, anscheinend von lipidbeladenen Makrophagen, nachgewiesen [Fukai et al 1999].

In experimentellen Ansätzen scheint es, dass sowohl Arteriosklerose als auch Angiotensin II-induzierte arterielle Hypertonie den Spiegel der vaskulären extrazellulären Superoxiddismutase heben, wenn auch durch verschiedene Zelltypen.

Möglicherweise stellt die erhöhte Expression der Superoxiddismutase einen wichtigen Anpassungsmechanismus dar, der ein erhöhtes Einfangen von Superoxidanionen in den beiden Situationen, die mit einer erhöhten Produktionsrate von Superoxidanionen einhergehen, erlaubt. Das Superoxid-Anion kann den Blutdruck erhöhen, wohingegen ein erhöhter Spiegel der Superoxiddismutase im Gefäß den Blutdruck senken kann. Daher könnte die Antwort auf Angiotensin II als ein entscheidender Anpassungsmechanismus verstanden werden, der den Effekt von Angiotensin auf den Blutdruck und die vaskuläre Redoxsituation entschärft.

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Die Dismutation von Superoxidanionen durch die extrazelluläre Superoxiddismutase würde den extrazellulären Wasserstoffperoxidspiegel heben, welches wichtige proatherogene Eigenschaften hätte. Das Superoxid-Anion ist eher eine reduzierende Substanz, wohingegen Wasserstoffperoxid (H2O2) eher ein oxidierendes Agens ist. Wasserstoffperoxid ist wesentlich stabiler als das Superoxidanion, weil es ungeladen ist und frei in die angrenzenden Zellen diffundieren kann, in denen es die Hypertrophie der glatten Gefäßmuskulatur fördern, die Genexpression verändern, und Matrix-Metalloproteinasen aktivieren kann [Griendling et al 1997].

Transgene Mäuse, die die Kupfer- und Zink-Superoxiddismutase über-exprimieren, entwickeln eine ausgedehntere fatty-streak - Ablagerung als Kontrollmäuse, wenn sie mit einer cholesterolreichen Diät gefüttert werden [Tribble et al 1997]. Für die Gruppe von Griendling, die die Proliferation und Hypertrophie der glatten Gefäßmuskelzellen als entscheidende Veränderung bei der Entstehung der Atherosklerose ansieht, ist es vorstellbar, dass ein erhöhter vaskulärer Spiegel an extrazellulärer Superoxiddismutase einen nachteiligen Effekt haben könnte und Angiotensin II-induzierte Hypertonie mit der Gefäßkrankheit Atherosklerose verknüpft [Fukai et al 1999].

Arteriosklerose ist eine multifaktorielle, durch verschiedene Gene und Umweltfaktoren beeinflusste Krankheit. Daher könnte das Verständnis der Regulation der Genexpression und der Unterschiede im Ansprechen auf die krankheitsverursachenden Substanzen weiterhelfen. Die Genexpression variiert möglicherweise an Läsionen bei verschiedenen Personen und an verschiedenen Läsionsstellen, und eine genaue Kenntnis, könnte Aufschluss über genetische Unterschiede in der Empfindlichkeit und Ansprechbarkeit einer Therapie geben. Es könnte möglich werden, selektiv die gefährlichen Entzündungskomponenten in den Arterien zu entschärfen und dabei die protektiven Elemente intakt zu belassen.

5.2 Die Rolle der Superoxidfreisetzung von Endothelzellen nach Stimulation mit Angiotensin II

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Die Chemilumineszenzaktivität von humanen Umbilikalvenenendothelzellen nach Stimulation von Angiotensin II war in unseren Experimenten, im Vergleich zur Chemilumineszenzaktivität unstimulierter Endothelzellen, erhöht. Die von Angiotensin II induzierte Sauerstoffradikalproduktion von Endothelzellen ist maßgeblich von der NADPH-Oxidase - Untereinheit p47phox abhängig [Li et al 2003]. Endothelzellen exprimieren alle klassischen NADPH-Oxidase - Einheiten [Kim and Iwao 2000; Ushio-Fukai et al 1999]. Li et al haben gezeigt, dass Angiotensin II innerhalb einer Minute die Phosphorylierung der Regulationseinheit p47phox induziert. Parallel dazu kommt es zur Erhöhung der p47phox-p22phox - Komplexformation und Superoxidanion-Bildung (O2 -•-Bildung) [Li et al 2003]. Es wird vorgeschlagen, dass in der perinukleären Region intrazellulär gebildete Sauerstoffradikale als Signalmoleküle zur Aktivierung redox-sensibler Enzyme und Transkriptionsfaktoren dienen könnten [Kim and Iwao 2000; Griendling et al 2000], wohingegen extrazelluläre Sauerstoffradikale zur endothelialen Dysfunktion beitragen könnten [Rajagopalan 1996; Wang et al 2001; Rey et al 2001].

5.3 Erhöhte Mengen an zirkulierendem ICAM und VCAM bei Patienten durch Aktivierung der Monozyten in einem frühen Stadium der arteriellen Hypertonie

Ähnlich wie in verschiedenen Berichten von DeSouza et al fanden wir signifikant erhöhte Mengen an humanem löslichen interzellulären Adhäsionsmolekül-1 (sICAM-1) und humanem löslichen vaskulären Adhäsionsmolekül-1 (sVCAM-1) bei Patienten mit arterieller Hypertonie im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen [DeSouza et al 1997]. Da wir erhöhte Mengen an zirkulierendem sICAM-1 und sVCAM-1 nachwiesen, benutzen wir humane Aortenendothelzellen, um eine primäre Aktivierung der Endothelzellen in unseren Adhäsionsversuchen auszuschließen. Die Sauerstoffradikal-freisetzung der humanen Aortenendothelzellen war minimal, verglichen mit der Sauerstoffradikalfreisetzung der Monozyten von Patienten. Mit unserem Versuchsansatz konnten wir somit eine Voraktivierung der Endothelzellen durch den arteriellen Hypertonus ausschließen. Der Mechanismus des Zusammen-hangs von arterieller Hypertonie und der erhöhten Zirkulation von Adhäsions-molekülen ist unklar. Flußunterschiede verändern die Expression von Genen für das interzelluläre Adhäsionsmolekül-1 [Nagel et al 1994]. Lokale Strömungs-änderungen können zu Veränderungen der Scherkräfte führen. Die Erhöhung der ICAM-1-Expression durch Scherkräfte ist von der Zeit und einwirkenden Kraft abhängig und reversibel [Watanabe et al 1998]. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die erhöhten Mengen durch voraktivierte Monozyten verursacht werden, da TNF-α und IL-1β die Expression von ICAM-1 und VCAM-1 an Endothelzellen heraufzuregulieren scheinen, wie von Davies et al gezeigt wurde [Davies et al 1993].

Die Adhäsion von Leukozyten, einschließlich der Monozyten wird über Adhäsionsmoleküle vermittelt, die an der luminalen Oberfläche der Endothel-zellen exprimiert werden. Die Induktion und Hochregulierung von Adhäsionsmolekülen ist ein häufig, bei Entzündungsprozessen in verschiedenen Geweben, auftretender Prozess und wurde unter verschiedenen Bedingungen, wie der Allograftabstoßung, Schocklunge, systemischen Vaskulitis, Psoriasis und rheumatoiden Arthritis beobachtet [Davies et al 1993].

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ICAM-1 und VCAM-1 werden überwiegend von Endothelzellen, aber auch von Monozyten, ausgeschüttet. VCAM-1 wurde beim Menschen in athero-sklerotischen Läsionen vorgefunden [Davies et al 1993]. E-Selektin wird von Granulozyten und mononukleären Zellen gebunden. Im Gegensatz dazu heftet sich VCAM-1 nur an Monozyten und Lymphozyten an. ICAM-1 bindet an Lymphozyten-funktionsverwandtes Antigen-1 (LFA-1) und Mac-1, die auf allen weißen Zellen vorhanden sind. ICAM-1 wird konstitutiv vom Endothel, das beim Menschen atherosklerotische Plaques bedeckt, exprimiert [Davies et al 1993]. In besonders läsionsgefährdeten Gefäßbezirken, in der Nähe der Ostien abzweigender Gefäße wurde die verstärkte Expression, speziell entlang der Zellgrenzen, beobachtet.

Die Expression von ICAM-1 auf Endothelzellen wird durch inflammatorische Zytokine, einschließlich TNF-α und IL-1, IL-4 und IFN-γ sowie durch atherogene Plasmalipoproteine, wie natives und oxidiertes LDL, auf dem Trankriptions-niveau hochreguliert [Fan et al 1993; Smalley et al 1996]. Auch Interleukin-8 kann die Monozytenadhäsion an das Endothel triggern [Gerszten et al 1999]. Lösliche Formen von ICAM-1 sind im Blut detektierbar und wurden als nützlicher Aktivierungsindikator im Zusammenhang mit der klinischen Manifestation der Arteriosklerose beschrieben [Blann et al 1994].

Eine kombinierte Therapie mit anti-ICAM-1 - und LFA-1 - Antikörpern führte zu einer synergistischen, aber inkompletten Inhibition der Makrophagenadhärenz und Intimawanderung [Watanabe et al 1998]. Dies signalisiert, dass noch andere ICAM-1-unabhängige Mechanismen von funktioneller Relevanz sind.

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E-Selektin, früher unter der Bezeichnung endotheliales Leukozyten-Adhäsionsmolekül-1 (ELAM-1) bekannt, das den Kontakt zwischen Endothelzellen, Neutrophilen und Monozyten sowie T-Gedächtniszellen [Davies et al 1993] vermittelt, wird nur von Endothelzellen ausgeschüttet [Bevilacqua et al 1989]. E-Selektin bindet an Leukozyten, die Sialyl-Lewis-Antikörper exprimieren. Anschließend an die Bindung erfolgt die dichte Anheftung an die Oberfläche des Endothels. Für diesen Prozess ist die Interaktion von aktivierten β2-Integrinen, wie dem Lymphozyten-funktionsverwandten Antigen-1 (LFA-1) und dem Very-late-antigen-4 (VLA-4) auf Leukozyten mit Mitgliedern der Immunglobulinsuperfamilie, wie ICAM-1 und VCAM-1 notwendig. Adhärente Zellen wandern dann durch Junktionen des Endothels.

Wir fanden die Spiegel von ICAM-1 und VCAM-1 erhöht, jedoch keine Erhöhung von E-Selektin. Daher stellten wir die Hypothese auf, dass diese Erhöhung durch eine Aktivierung von Monozyten in einem frühen Stadium der arteriellen Hypertonie, bevor Endothelschäden oder Gefäßläsionen in Erscheinung getreten sind, verursacht sein könnte.

Im Gegensatz zu unseren Ergebnissen fanden Blann et al signifikant erhöhte E-Selektin Spiegel bei Hochdruckpatienten [Blann et al 1994]. Seine Gruppe geht davon aus, dass große Mengen an E-Selektin vom Endothel ausgeschüttet werden, um eine Leukozytenadhäsion zu verhindern. Wir glauben, dass unsere Daten diese Theorie weiter unterstützen. Blann et al schlossen alle Patienten mit einer symptomatischen Gefäßerkrankung von ihren Exerimenten aus [Blann et al 1994]. Da die Patienten bereits im noch symptomlosen Zustand Gefäßveränderungen aufweisen könnten, bezogen wir nur Patienten ohne Intima-Media-Verdickung in unsere Untersuchungen ein. Unsere Arbeitsgruppe nimmt an, dass E-Selektin nur durch ein beschädigtes Endothel ausgeschüttet werden könnte. Dahingegen könnte der E-Selektin Spiegel im Frühstadium arterieller Hypertonie durchaus noch normal sein wie bei unseren Patienten, bei denen es noch zu keinen Gefäßveränderungen gekommen ist.

5.4 Erhöhte Adhäsion humaner Monozyten von Patienten mit essentieller Hypertonie an Endothelzellen aus Aorta, Vena saphena, Umbilikalvene und -arterie

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Die Aktivierung des AT1-Rezeptors durch Angiotensin II stimuliert die Freisetzung von freien Radikalen [Griendling et al 1994], die die Expression von Adhäsionsmolekülen induzieren.

Wir studierten die Monozytenadhäsion nach Stimulation mit physiologisch relevanten Konzentrationen von Angiotensin II [Kahan et al 1997]. Monozyten von Patienten mit essentieller Hypertonie zeigten eine signifikant höhere Adhäsion an einschichtiges humanes Aorten- (HAEC), Saphenavenen- (HSVEC), Umbilikalvenenendothel (HUVEC), sowohl spontan (signifikant bei HAEC, HSVEC, HUVEC) als auch unter Stimulation mit Angiotensin II (signifikant bei HAEC und HUVEC, tendenziell bei HSVEC) und eine signifikant erhöhte Chemilumineszenzaktivität während der Inkubation mit Angiotensin II.

Die erhöhte Adhäsion konnte durch eine Inkubation mit dem AT1-Antagonisten Eprosartan vor Stimulation mit Angiotensin vermindert werden (bei HAEC, HSVEC, HUVEC). Die Prävention der Angiotensin II - vermittelten Aktivierung von Monozyten durch Eprosartan bei Patienten mit arterieller Hypertonie könnte ein neuer therapeutischer Ansatz zur Vermeidung von Gefäßveränderungen bei arterieller Hypertonie sein. Die mit Angiotensin II stimulierten Zellen zeigten eine signifikant höhere Adhäsion verglichen mit unstimulierten Zellen bei Patienten als auch Kontrollen. Unsere Ergebnisse wurden durch Folgearbeiten in unserer Arbeitsgruppe bestätigt. Darin wurde nachgewiesen, dass Monozyten nach Stimulation mit Angiotensin II und mit agonistischen Angiotensin-(1)-rezeptor-Autoantikkörpern Tissue-Factor exprimieren [Dörffel et al 2003]. Unsere Ergebnisse passen zu vorangehenden Studien, die einen Zusammenhang zwischen Angiotensin II induzierter Hypertonie und einer erhöhten Superoxid-Produktion bei Mäusen zeigten [Fukai et al 1999]. Die Resultate könnten ebenfalls in Beziehung zum Risiko atherosklerotischer Komplikationen bei Hochdruckpatienten und einem hohen Renin-Spiegel stehen [Aldermann et al 1991].

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Die Monozytenstimulierung durch LPS ist eine lange etablierte Methode zur Testung des maximalen Aktivierungsgrades dieser Zellen. Als Antwort auf LPS wird die Expression von Adhäsionsmolekülen auf der Lumenseite des Gefäßendothels induziert [Luhm et al 1997]. Möglicherweise durch Überstimulierung hat sich in unseren Experimenten die Adhäsion von Monozyten, nach Stimulation mit LPS, nicht signifikant zwischen Patienten und Kontrollen unterschieden.

Es gab keine signifikante Beziehung zwischen der Monozytenadhärenz und dem Blutdruck. Daher scheint es unwahrscheinlich, dass der hohe Blutdruck selbst die peripheren Blutmonozyten voraktiviert. Es ließ sich jedoch ein gemeinsamer Trend zwischen Monozytenadhärenz und der Höhe des Blutdrucks ablesen.

Wir fanden keinen Zusammenhang zwischen dem Alter und der Monozyten-adhäsion (Abbildung 5), obwohl sogar die Monozytenadhäsion an das Gefäßendothel eines der initialen Ereignisse der Atherogenese darstellt und das Risiko für atherosklerotische Gefäßläsionen mit dem Alter ansteigt. Ein Grund für diese Befunde könnte der Ausschluss von Patienten mit erhöhten LDL-Niveaus oder erhöhter Intima-Media-Dicke der Arteria carotis und von Rauchern aus unserer Untersuchung sein. Bei der Betrachtung der Ergebnisse mit humanen Aorten- und Umbilikalgefäßendothelzellen muss jedoch berücksichtigt werden, dass Monozyten von Personen verschiedenen Alters verwendet wurden, wohingegen die Aortenendothelzellen von einer Person mittleren Alters gespendet wurden. Es wurden Umbilikalgefäße von Neugeborenen verwendet. Die Saphenagefässe wurden Patienten im Rahmen eines gefässchirurgischen Eingriffs entnommen.

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Nach unserer besten Kenntnis ist dies der erste Bericht über eine tendenziell erhöhte Adhäsion von humanen zirkulierenden Monozyten, von Patienten mit arterieller Hypertonie und gesunden Kontrollpersonen, an humane Endothelzellen aus der Vena saphena.

Über die erhöhte Adhäsion von zirkulierenden Monozyten von Patienten mit arterieller Hypertonie und die verstärkte Superoxidproduktion bei Patienten und Kontrollen wurde bereits vorab von Dörffel et al berichtet [Dörffel et al 2001].

Die von mir unternommenen Versuche wurden zum ersten Mal an humanen Monozyten und humanen Endothelzellen unternommen. Datenerhebungen anderer Arbeitsgruppen basierten bisher auf Tiermodellen.

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Mit diesen Versuchen, wurde ein weiterer Beweis für die Aktivierung der Monozyten von Patienten mit essentieller Hypertonie erbracht. Meine Ergebnisse unterstützen die Sicht einer Monozytenbeteiligung an der Pathogenese atherosklerotischer Läsionen, die mit arterieller Hypertonie in Zusammenhang stehen.


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14.02.2007