Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1534
Main Title: Die Rolle von TRPV4 bei der endothelialen Vasoregulation und der arteriellen Hypertonie
Translated Title: The role of TRPV4 in endothelial vaoregulation and arteriel hypertension
Author(s): Heinau, Philipp
Advisor(s): von Döhren, Hans
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Das Endothel gilt als hochspezialisiertes Zellsystem, welches über die Ca2+-abhängige Freisetzung vasokonstriktiv bzw. vasodilatatorisch wirksamer Autakoide den Gefäßtonus an die jeweiligen hämodynamischen Gegebenheiten anpasst und eine adäquaten Blutversorgung von Organen und Geweben aufrechterhält. Im Endothel erfolgt die Regulation der intrazellulären Ca2+-Mobilisierung u.a. über Ca2+-permeable Kationenkanäle, die einen Ca2+-Einstrom aus dem Extrazellulärraum ermöglichen. Eine molekularbiologische Charakterisierung der den Ca2+-Einstrom mediierenden Kanäle im Endothel ist bislang nur unzureichend. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es, die funktionale Bedeutung des nicht-selektiven, kalziumpermeablen Kationenkanals TRPV4 unter Verwendung vaskulär-biologischer, elektrophysiologischer und molekularbiologischer Untersuchungsmethoden im Endothel der Ratte aufzuklären. Mit der in-situ Patch-Clamp-Methode, multiplex-Einzelzell-RT-PCR und Ca2+-sensitiver Floureszenzmikroskopie konnten endotheliale TRPV4 im nativen Endothel der Ratte identifiziert und charakterisiert werden. Pharmakologische Stimulation von TRPV4 mittels des selektiven Agonisten 4aPDD führte an nativen Endothelzellen der Ratte zu einem signifikanten Kalziumeinstrom und in Experimente an isoliert perfundierten Arterien zu einer Endothel-abhängigen Vasodilatation, welche durch den selektiven TRPV-Blocker Ruthenium Red (RuR) inhibiert werden konnte. Weiterhin konnte eine Aktivierung von TRPV4 durch verschiedene chemische und physikalische Stimuli, wie niedrigen pH-Wert, moderate Hitze und hypoosmotische Zellschwellung, ausgelöst werden. Erhöhung der Wandschubspannung führte in den untersuchten Gefäßen ebenfalls zu einer TRPV4-vermittelten Vasodilatation, was auf eine mechanosensitive Funktion des Kanals im vaskulären System hinweist. Weiterführenden Untersuchungen am Hypertoniemodell zeigten eine verminderte TRPV4-Funktion und Expression unter pathophysiologischen Bedingungen. Insgesamt konnte in dieser Studie gezeigt werden, dass der Ionenkanal TRPV4 den bei der endothelialen Mechanotransduktion wichtigen intrazellulären Kalziumeinstrom ermöglicht und somit die Vasoreaktion auf hämodynamische Veränderungen regulieren kann. Anhand der Untersuchungen am Hypertoniemodell kann davon ausgegangen werden, dass TRPV4 eine Bedeutung in der mit dem Krankheitsbild der Hypertonie einhergehenden endothelialen Dysfunktion zukommt.
Ca2+-influx in response to mechanical or humoral stimulation plays a significant role in a variety of endothelial functions and especially in the Ca2+-dependent synthesis of endothelial vasodilators such as nitric oxide or the endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF). Several members of the “transient receptor potential” (TRP)-superfamily of cation channels have been identified in endothelium of humans and other species and may provide Ca2+-influx pathways. However the functional role of TRPV4 in the endothelium is not clear. In this study, function and expression of TRPV4 channels in rat carotid artery (CA) were characterized by employing in-situ patch-clamp techniques and single-cell-RT-PCR analysis, measurements of Ca2+-influx through TRPV4, and conducted pressure-myograph experiments in CA and small-sized A. gracilis to test vasodilatory responses after pharmacological activation of the channel by 4αPDD and after increasing wall shear stress (WSS). In pressure-myograph experiments, it was investigated how TRPV4 contributes to endothelium-dependent vasodilatation. Endothelial TRPV4 was activated by the selective TRPV4-opener 4α-phorbol-12,13-didecanoate (4αPDD), low pH, moderate warmth, and mechanically by hypotonic cell swelling. Activation of TRPV4 by 4αPDD increased intracellular [Ca2+]i significantly above basal levels. In pressure-myograph experiments intraluminal application of 4αPDD caused a robust vasodilatation which was strictly endothelium-dependent and was suppressed by the TRPV4-inhibitor ruthenium red. Regarding the physiological stimulus for endothelial TRPV4 activation, it was found that wall shear stress (WSS)-induced vasodilatation was similiarly blocked by RuR and that TRPV4 expression and function is absent in experimental hypertension. In conclusion, Ca2+-entry through endothelial TRPV4 channels triggers NO-dependent vasodilatation in rat endothelium. TRPV4 channel may thus play a pivotal role in endothelial mechanosensing of hemodynamic forces and in progression of arterial hypertension.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-14781
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1831
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1534
Exam Date: 28-Sep-2006
Issue Date: 16-Feb-2007
Date Available: 16-Feb-2007
DDC Class: 570 Biowissenschaften; Biologie
Subject(s): Endothel-abhängige Vasoregulation
Kalzium
NO
Transient receptor potential
TRPV4
4alphaPDD
Calcium
Endothelium-dependent vasodilatation
Flow
Nitric oxide
Rat carotid artery
Transient receptor potential
TRPV4
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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