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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-64337
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/6433/


Kruse, Karoline

Regulation der vaskulären Homöostase durch den Tie2 Liganden Angiopoietin-2 und Nitritoxid

Regulation of vascular homeostasis by the Tie2 ligand Angiopoietin-2 and Nitric oxide

Dokument1.pdf (2.960 KB) (md5sum: 3ff28f373e28f7d01ae4ba465e2cb116)

Kurzfassung in Deutsch

In einem ruhenden Gefäßbett ist die vaskuläre Permeabilität stark herabgesetzt und die Endothelzellen gegenüber Wachstumsfaktoren wenig sensitiv (Grazia Lampugnani et al. 2003). In dieser Arbeit wurden zwei Systeme charakterisiert, die die Integrität des Endothels und dessen Permeabilität kontrollieren. Hierbei wurde der Beitrag von Nitritoxid (NO) und des Angiopoietin/Tie Systems untersucht.
Das Angiopoietin/Tie System gehört zu den wichtigsten Signalsystemen, die die Integrität des Endothels kontrollieren. Angiopoietin-1 (Ang-1) ist der Agonist von Tie2 und
Ang-1-vermittelte Tie2-Signaltransduktion hält den ruhenden Zustand des Gefäßbettes aufrecht (Thurston et al. 2000). Um den Einfluss des funktionalen Antagonisten, Angiopoietin-2 (Ang-2), zu charakterisieren, wurde der Trachea-Assay etabliert. Es konnte in zwei verschiedenen in vivo-Modellen gezeigt werden, dass Ang-2 ohne die Mitwirkung anderer Zytokine die Permeabilität des Gefäßbettes nicht erhöhen kann. In
Ang-2-defizienten Mäusen ist gewebeabhängig bereits die basale Permeabilität erniedrigt. Histamin hingegen induziert an postkapillären Venolen der Trachea die Ausbildung von interzellulären Lücken, die zur erhöhten vaskulären Permeabilität führen. Histamin-induzierte Hyperpermeabilität ist transient und konzentrationsabhängig. In Ang-2-defizienten Mäusen konnte gezeigt werden, dass Ang-2 für die Sensibilisierung des Gefäßbettes gegenüber Histamin notwendig ist und dessen vaskuläre Hyperpermeabilität erst ermöglicht. Ang-2 interferiert dabei wahrscheinlich negativ mit dem konstitutiven Ang-1/Tie2 Signalweg und beeinflusst Ca2+/Calmodulin-abhängige Signalwege. Weiterhin konnte in zwei verschiedenen in vivo-Modellen gezeigt werden, dass die durch VEGF und Bradykinin induzierte Erhöhung der Gefäßpermeabilität ebenfalls Ang-2-abhängig ist. Damit konnte Ang-2 als wichtiger Regulator der Responsivität des Endothels gegenüber angiogenen und inflammatorischen Zytokinen charakterisiert werden.
Des Weiteren konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die endotheliale Nitritoxidsynthase (eNOS) im ruhenden Gefäßsystem exprimiert wird und eine basale Aktivität für die Erhaltung der Integrität der Gefäße notwendig ist. In einem
3D-Kokulturmodell aus glatten Muskelzellen und Endothelzellen führt die Herunterregulation der eNOS zum Verlust der Endothelzellintegrität, welches wahrscheinlich auf einer Lockerung der interendothelialen Zell-Zell-Kontakten beruht. Eine sehr hohe
NO-Konzentration hat hingegen angiogenes Potential und führt in einem in vitro Angiogenese-Modell zum Aussprossen von Endothelzellen. Erhöhte NO-Konzentrationen können dementsprechend das Endothel aktivieren. Studien charakterisierten die Funktion der iNOS für die Aktivierung des Endothels bei Entzündungen, wobei die Beteiligung der eNOS immer noch kontrovers diskutiert wird. In vivo-Studien konnten zeigen, dass die Agonist-stimulierte Aktivierung der eNOS für die erhöhte Gefäßpermeabilität notwendig ist. Die Induktion der vaskulären Permeabilität durch Histamin und Bradykinin ist in
eNOS-defizienten Mäusen deutlich reduziert. Obwohl durch eNOS gebildetes NO unter physiologischen Bedingungen die Adhäsion von Blutplättchen und Leukozyten an das Endothel inhibiert, hat eNOS in einem Entzündungsmodell der akuten Peritonitis keinen Einfluss auf die Transmigration der Leukozyten. Dieses zeigt, dass eNOS wahrscheinlich nicht direkt die Adhäsion der Leukozyten an das Endothel kontrolliert. Zusammenfassend konnten die Analysen zeigen, dass eine feine Regulation der eNOS-Aktivität notwendig ist, um den ruhenden oder aktivierten Zustand des Gefäßbettes zu regulieren.


Kurzfassung in Englisch

In quiescent tissues vascular permeability is dramatically reduced and endothelial cells are less sensitive to growth factors (Grazia Lampugnani et al. 2003). Two systems controlling integrity of the endothelium and vascular permeability has been analyzed in this thesis.
On the one hand the Angiopoietin/Tie system has been described as one of the most important systems controlling the integrity of the endothelium. Angiopoietin-1 (Ang-1) is the agonist of the endothelial cell expressed receptor tyrosine kinase Tie2 inducing receptor phosphorylation and subsequent signal transduction (Thurston et al. 2000). The trachea assay has been established to characterize the role of the functional antagonist Angiopoietin-2 (Ang-2). Ang-2 was not able to induce vascular hyperpermeability in the trachea and the miles assay in absence of other growth factors. In Ang-2 deficient mice baseline vascular permeability was also reduced in a tissue dependent manner. Histamine was able to induce vascular hyperpermeability visualized by the formation of endothelial gaps. Histamine induced vascular hyperpermeability was transient and concentration dependent. Ang-2 was necessary for Histamine induced vascular hyperpermeability as Histamine induced vascular hyperpermeability was reduced in Ang-2 deficient mice. Therefore, Ang-2 could interfere with the constitutive Ang-1/Tie2 signalling pathway influencing Ca2+/Calmodulin dependent pathways. Moreover, VEGF and Bradykinin induced vascular hyperpermeability was dependent on Ang-2 as analyzed in Ang-2 deficient mice in two different in vivo assays. Taken together Ang-2 has been characterized as an important molecule controlling responsiveness of the endothelium towards inflammatory and angiogenic cytokines.
On the other site the endothelial nitric oxide synthase (eNOS) is expressed in endothelial cells and eNOS derived nitric oxide (NO) was necessary to keep the endothelium quiescent. In a 3D-coculture model consisting of smooth muscle cells and endothelial cells the downregulation of eNOS resulted in loss of the integrity of the endothelium. High concentrations of NO had angiogenic properties leading to the formation of sprouts in an angiogenic model. The activation of the endothelium during inflammation had been described for the inducible NOS (iNOS) however the role of eNOS is still controversial discussed. In vivo analyses showed the important role of eNOS in agonist induced vascular hyperpermeability. Bradykinin and Histamine induced vascular hyperpermeability was dramatically reduced in eNOS deficient mice. Although eNOS derived NO inhibits the adhesion of leukocytes and platelets to the endothelium under physiological conditions, eNOS had no important role for the transmigration of leukocytes in a model of acute inflammation. This leads to the hypothesis that eNOS derived NO does not directly control the adhesion of leukocytes to the endothelium. Taken together eNOS controls the vascular integrity in a concentration dependent manner leading to a quiescent or activated endothelium.


SWD-Schlagwörter: Angiogenese , Permeabilität , Endothel , Vascular endothelial Growth Factor , Bradykinin , Histamin , Luftröhre
Freie Schlagwörter (deutsch): Nitritoxid , Angiopoietin-2 , Nitritoxidsynthase , Entzündung
Freie Schlagwörter (englisch): angiogenesis , Angiopoietin-2 , nitric oxide , permeability , trachea
Institut: Sonstige Einrichtung
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Marmé, Dieter (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 24.02.2009
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 12.05.2009
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