Die Rolle der Ca2+ -aktivierten K+ -Kanäle bei Endothelzellproliferation und Angiogenese

Am Anfang der Angiogenese im erwachsenen Organismus und insbesondere der Tumorvaskularisation steht die Aussprossung von Endothelzellen. Proangiogenetische Faktoren wie bFGF und VEGF stimulieren die Proliferation von Endothelzellen in vitro und die Angiogenese in vivo. Auch die tumorinduzierte Angiogenese bei Krebspatienten wird durch den Einfluss von pathologisch erhöhten bFGF- und VEGF-Serumkonzentrationen gefördert. In neueren Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Mitogenese von Endothelzellen maßgeblich durch Ionenkanäle der Zellmembran reguliert wird. In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass die mitogene Stimulation mit bFGF oder VEGF in vitro zu einer Hochregulation der IKCa1-Genexpression und zu einem Anstieg von IKCa-Stromamplituden in humanen Endothelzellen führt. Der Effekt der proangio-genetischen Faktoren auf die elektrophysiologischen Eigenschaften und auf die Expression von KCa-Kanälen wurde modellhaft in vitro an zwei Arten von Endothelzellen, HUVEC und HMEC-1, untersucht. Die elektrophysiologischen Analysen mittels Patch-Clamp-Technik ergaben dabei, dass in HUVEC der bFGF- bzw. VEGF-induzierte mittlere und auf die Zellkapazität normierte IKCa-Strom im Vergleich zu den Kontrollen jeweils signifikant um ca. den Faktor 7 bzw. Faktor 3 erhöht war. Für bFGF-stimulierte HMEC-1 zeigte sich eine annähernd achtfache Erhöhung des IKCa-Stroms. Die Zunahme scheint auf einer erhöhten Expression dieser Kanäle zu beruhen. In real time-RT-PCR-Untersuchungen wurde in bFGF- bzw. VEGF-stimulierten Endothelzellen ein signifikanter, dreifacher bzw. zweifacher Anstieg der IKCa1-Genexpression im Vergleich zu unstimulierten Zellen festgestellt. Hierfür ist die Aktivierung bestimmter Signaltransduktionskaskaden von entscheidender Bedeutung. Durch die Inhibition einzelner Signaltransduktionswege konnte in vitro gezeigt werden, dass bei der Vermittlung der wachstumsfaktorinduzierten Steigerung der IKCa1-Expression aktivierte Rezeptortyrosinkinasen und die Aktivierung der ras/raf/MEK/ERK-MAPK-Signaltrans-duktionskaskade eine zentrale Rolle zu spielen scheinen. Des weiteren stellte sich heraus, dass den gesteigerten IKCa-Funktionen per se eine wichtige Bedeutung bei Endothelzell-proliferation und Angiogenese zukommt. Diese Beobachtungen konnten durch Experimente unterstützt werden, in denen die KCa-Funktionen durch hochspezifische Blockersubstanzen inhibiert wurden. Dabei konnte zunächst in vitro demonstriert werden, dass die Blockade des IKCa durch CLT bzw. durch den hochselektiven IKCa-Blocker TRAM-34 zu einer deutlichen Suppression der wachstumsfaktorstimulierten Endothelzellproliferation führt. Im nächsten Schritt wurde durch Untersuchungen in einem Angiogenese-Tiermodell gezeigt, dass TRAM-34 auch die bFGF-stimulierte Angiogenese in vivo signifikant um ca. 85% unterdrücken kann. Insgesamt deuten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit darauf hin, dass der IKCa1 eine wichtige Rolle bei der endothelialen Zellproliferation und Angiogenese spielt. Die Regulation dieses Kanals könnte von übergeordneter Bedeutung bei der Steuerung sowohl physiologischer als auch pathophysiologischer Proliferationsprozesse in Endothelzellen sein. Im Hinblick auf Angiogenese und Tumorprogression bietet der IKCa1 einen potentiellen therapeutischen Ansatzpunkt für die Unterdrückung von tumorinduzierter Angiogenese. Hierbei könnte der hochselektive IKCa-Blocker TRAM-34 von klinischem Nutzen im Sinne einer Suppression von Endothelzellproliferation während der Tumorangiogenese sein