Influence of the NO - Synthesis - Pathway in Angiogenesis

Angiogenese ist eine der Reaktionen auf Gewebsischämie. Es ist bekannt, daß Hypoxie die Expression des Vaskulären Endothelialen Wachstumsfaktors (vascular endothelial growth factor, VEGF) und des Basischen Fibroblasten Wachstumsfaktors (basic fibroblast growth factor, bFGF) induziert. Diese Wachstumsfaktoren bewirken, daß endotheliale Zellen präexistenter Gefäße proliferieren und auf einen angiogenetischen Stimulus hin wachsen. Neueste Studien scheinen zu zeigen, daß der NO-Synthese-Mechanismus in dieses Phänomen involviert zu sein scheint. NO entsteht aus der 5-Elektronen-Oxidation von L-Arginin zu NO und L-Citrullin durch das Enzym NO-Synthase. Die NO-Synthese kann durch Methyl-Arginine wie asymmetrisches Dimethylargimn (ADMA) kompetitiv gehemmt werden. Kürzlich wurde beobachtet, daß humane Umbilikalvenen-Endothelzellen, die auf einer Fibrin- Matrix wuchsen, in Reaktion auf bFGF Kapillar-ähnliche Strukturen ausbildeten. Der Effekt des bFGF wurde von Antagonisten der NO-Synthase wie ADMA blockiert und von NO-Donatoren gesteigert. Andererseits stimuliert die Darreichung von bFGF und VEGF ihrerseits die Freisetzung von NO aus dem Endothel, was am angiogenetischen Effekt dieser Wachstumsfaktoren teilhaben könnte. Die Angiogenese ist in Mäusen, denen das Gen für NO- Synthase fehlt, hochsignifikant verlangsamt. Bei Störungen, bei denen eine Beeinträchtigung der NO-Synthese und NO-Aktivität bekannt ist (wie z.B. Diabetes, Alter oder Hypercholesterinämie) ist die Angiogenese ebenso eingeschränkt. Daher wird angenommen, daß Störungen des NO-Synthese-Mechanismus die Angiogenese beeinflussen können. Es zeigt sich, daß ADMA in vielen mit Atherosklerose assoziierten Störungen erhöht ist. Die erhöhten ADMA- Spiegel bei Patienten mit Hypercholesterinämie oder mit Atherosklerose könnten die Annahme unterstützen, daß die Darreichung von L-Arginin die NO-vermittelte Vasodilatation bei Patienten verbessern kann. Interessanterweise deuten noch nicht abgeschlossene Studien darauf hin, daß L-Arginin die Angiogenese in der ischämischen Extremität von Hasen steigern kann. Folglich gibt es Hypothesen, daß ADMA ein endogenes antiangiogenes Agens sei. Um diese Hypothese zu hinterfragen werden folgende Fragen zu klären versucht: 1. Hemmt ADMA die Angiogenese in einem Murin-Modell von Hinterbein-Ischämie beim Hasen? In die Tiere werden Alza-Pumpen implantiert, mit denen ADMA und Lösungsmittel infundiert werden, um einen zwei- bis dreifachen Anstieg von Serumspiegeln zu erreichen (Das sind Spiegel, die bei Patienten mit Hypercholesterinämie oder Atherosklerose beobachtet wurden). Die Beurteilung der Angiogenese erfolgt unter der Messung der Extremitätenbewegung (treadmill-Arbeitszeit), des maximalen VO 2 , des Skelettmuskel-Blutflusses in Ruhe und während Belastung und die morphologische Beurteilung der Kapillargefäßdichte mit Methoden, die in Dr. Cooke`s Labor schon angewandt werden. Die Tiere werden in einwöchigen Abstanden von 0 bis 6 Wochen nach der Ligation der Arteria femoralis und Implantation der Alza-Pumpen untersucht. Um festzustellen, ob die Erhöhung der Plasmaspiegel von ADMA gleichzeitig die endogene NO-Produktion hemmt, wird in der Verumgruppe die Nitratproduktion im Urin sowie durch NO-Nachweis in Aortensegmenten in vitro gemessen und mit der Kontrollgruppe verglichen. In einer zusätzlichen Versuchsreihe soll untersucht werden. ob die Applikation von L-Arginin in Form von Trinkwasser die NO-Produktion für die Angiogenese wiederherstellen kann. Alternativ wird über Alza-Pumpen ein exogener NO-Donator verabfolgt, um festzustellen, ob die Wiederbereitstellung von NO die Angiogenese wiederherstellt. Weiters soll ermittelt werden, ob Erhöhungen des endogenen ADMA die Angiogenese hemmen kann. An den Tiere wird dem selben Verfahren wie oben angegeben unterworfen, außer daß der Antagonist der Dimethylarginin/Dimethylhydrolase (DDAH, dem Enzym, das ADMA zu Citrullin metabolisiert) implantiert wird. Mithilfe von BPLC und Chemilumineszenz wird die Steigerung von ADMA und die Verminderung von NO im Plasma und im Gewebe dieser Tiere gemessen und die oben genannten Prozeduren angewendet, um die Angiogenese zu bewerten. 2.Hemmt die Hypercholesterinämie die Angiogenese und wird dieser Effekt durch ADMA vermittelt? Ich nehme an, daß die oben beschriebenen Studien demonstrieren werden, daß exogenes und endogenes ADMA die Angiogenese über die Reduktion der NO-Produktion hemmt. Wie aus jüngsten Publikationen hervorgeht, kann die Angiogenese bei Hypercholesterinämie gehemmt sein. Es gilt zu beweisen, daß diese Hemmung durch die erhöhte ADMA-Produktion und die Verringerung der NO-Freisetzung verursacht ist. Die oben genannten Studien werden voraussichtlich das erste Jahr meines Aufenthalts in Anspruch nehmen, ein logischer nächster Schritt wäre, die erwähnten Techniken zu verwenden, um zu beweisen, daß die Angiogenese in Apo-E-defizienten Mäusen verglichen mit einer Kontrollgruppe gehemmt ist. daß diese Hemmung der Angiogenese mit erhöhter ADMA- und erniedrigter NO-Produktion assoziiert ist. daß die Hemmung durch Darreichung des DDAH-Antagonisten exazerbiert und durch die Darreichung von L- Arginin oder NO-Donatoren abgeschwächt wird.