Rolle der NADPH-Oxidase-Untereinheit gp91phox für die vaskuläre Sauerstoffradikal-Produktion

Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind von großer Bedeutung für die Regulation des vaskulären Tonus und die intrazelluläre Signaltransduktion. Die ROS-produzierenden Enzyme der Gefäßwand sind bisher nur unzureichend charakterisiert. Wir untersuchten, ob eine ähnliche NADPH Oxidase wie in Leukozyten, mit den Untereinheiten p22phox und gp91phox auch in den Endothel- und glatten Muskelzellen der Gefäßwand existiert. Phorbol 12-myristate 13-acetat (PMA) aktiviert die leukozytäre NADPH Oxidase und steigert in endothelintakten Aortenringen die ROS-Produktion. PMA steigert auch die Radikalproduktion in Endothelzellen (EC); jedoch nicht in glatten Muskelzellen (SMC) und denudierten Aortenringen. ECs und SMCs exprimieren p22phox, während gp91phox nur in ECs nachgewiesen werden konnte. Mox1, ein Homolog von gp91phox konnte im Gegensatz dazu nur in SMCs und nicht in ECs gefunden werden. Die funktionelle Relevanz von gp91phox wurde mittels vergleichender Experimente mit Aorten-Segmenten von Wildtyp-, gp91phox-/--und eNOS-/--Mäusen analysiert. Die PMA-induzierte ROS-Produktion der Aortenring von Wildtyp und eNOS-/--Mäusen war ähnlich stark, während sie in den Aortenringen von gp91phox-/--Mäusen ausblieb. Der Radikalfänger Tiron verstärkte die endothelabhängige Relaxation in Aortensegmenten von Wildtyp-, jedoch nicht von gp91phox-/--Mäusen. Unsere Daten zeigen, dass ECs, ähnlich wie Leukozyten, eine gp91phox enthaltende NADPH Oxidase exprimieren. Dieses Enzym ist eine Hauptquelle arterieller ROS und beeinflusst die Bioverfügbarkeit von endothelialem NO.Reactive oxygen species (ROS) play an important role in regulating vascular tone and intracellular signaling; the enzymes producing ROS in the vascular wall are, however, poorly characterized. We investigated whether a functionally active NADPH oxidase similar to the leukocyte enzyme, ie, containing the subunits p22phox and gp91phox, is expressed in endothelial cells (ECs) and smooth muscle cells (SMCs). Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), a stimulus for leukocyte NADPH oxidase, increased ROS generation in cultured ECs and endothelium-intact rat aortic segments, but not in SMCs or endothelium-denuded arteries. NADPH enhanced chemiluminescence in all preparations. p22phox mRNA and protein was detected in ECs and SMCs, whereas the expression of gp91phox was confined to ECs. Endothelial gp91phox was identical to the leukocyte form as determined by sequence analysis. In contrast, mitogenic oxidase-1 (mox1) was expressed in SMCs, but not in ECs. To determine the functional relevance of gp91phox expression, experiments were performed in aortic segments from wild-type, gp91phox(-/-), and endothelial NO synthase (eNOS)(-/-) mice. PMA-induced ROS generation was comparable in aortae from wild-type and eNOS(-/-) mice, but was attenuated in segments from gp91phox(-/-) mice. Endothelium-dependent relaxation was greater in aortae from gp91phox(-/-) than from wild-type mice. The ROS scavenger tiron increased endotheliumdependent relaxation in segments from wild-type, but not from gp91phox(-/-) mice. These data demonstrate that ECs, in contrast to SMCs, express a gp91phoxcontaining leukocyte-type NADPH oxidase. This enzyme is a major source for arterial ROS generation and affects the bioavailability of endothelium-derived NO