Influence of statins on beta 1-integrin mediated interaction between vascular smooth muscle cells and collagen I

HMG-CoA-Reduktasehemmer spielen eine entscheidende Rolle in der kardiovaskulären Primär- und Sekundärprävention. Neben der Senkung des LDL- Cholesterols ist der positive Effekt der Therapie mit HMG-CoA-Reduktasehemmern auf steroidunabhängige Faktoren, insbesondere auf die verminderte Bildung von Isoprenoiden, zurückzuführen. Hierdurch lassen sich zahlreiche protektive, direkte vaskuläre Effekte, unter anderem auf glatte Gefäßmuskelzellen begründen, die zu einer Verminderung der Migration und Proliferation dieser Zellen in der Gefäßintima und zu einer erhöhten Plaquestabilität beitragen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die HMG-CoA Reduktasehemmer Atorvastatin und Pravastatin die Adhäsion humaner, glatter Gefäßmuskelzellen (HSMCs) und aortaler glatter Gefäßmuskelzellen von Ratten (RASMCs) an Kollagen I, einem Hauptbestandteil der extrazellulären Matrix in Gefäßwänden, durch eine vermehrte Expression von [alpha]2[beta]1-Integrin- Rezeptoren verstärken. Die [alpha]2[beta]1-Integrine der glatten Gefäßmuskelzellen sind als die wichtigsten Rezeptoren für Kollagen I bekannt. Eine Stimulation der Zellen mit Atorvastatin (0,1 µM) führte bis zur Verdopplung der Adhäsion humaner glatter Gefäßmuskelzellen an Kollagen I (p < 0,01), Pravastatin verstärkte die Adhäsion bis zu 1,8-fach (p < 0,01) nach einer Stimulationsdauer von mindestens 24 Stunden. Die Zugabe von Mevalonat oder dem Isoprenoid Geranyl-Geraniol verhinderte den statininduzierten Effekt auf die glatten Gefäßmuskelzellen, sodass als Ursache der beobachteten Adhäsionszunahme eine Abhängigkeit von der verminderten Isoprenoidbiosynthese und einer hierdurch verursachten Inaktivierung der isoprenoidabhängigen Rho- GTPasen anzunehmen ist. Durchflusszytometrische Untersuchungen erbrachten den Nachweis einer gesteigerten Expression von [alpha]2- und [beta]1-Integrinen nach Vorbehandlung der Zellen mit Atorvastatin (0,1 µM) für 24 bzw. 48 Stunden. Die PCR-Analysen zeigten, dass Atorvastatin den Gehalt an [beta]1 -Integrin-mRNA nach 16- und nach 24-stündiger Stimulationsdauer signifikant ansteigen ließ. Der Effekt war reversibel nach Zugabe von Mevalonat. Weiterhin hemmten Atorvastatin und Pravastatin die PDGF-induzierte Migration humaner glatter Gefäßmuskelzellen auf Kollagen I. Im Gegensatz dazu verdoppelte die Inhibition von [beta]1-Integrinen mit dem spezifischen Antikörper P5D2 die Migrationsrate der Zellen nahezu. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die HMG- CoA-Reduktasehemmer Atorvastatin und Pravastatin die Interaktion glatter Gefäßmuskelzellen mit dem extrazellulären Matrixprotein Kollagen I durch eine Induktion der [alpha]2[beta]1-Integrine verstärken und dass dieser Prozess von einer Inaktivierung der Rho-GTPasen abhängig ist.HMG-CoA reductase inhibitors play an important role in the primary and secondary prevention of coronary artery disease. In addition to their ability to reduce plasma LDL cholesterol, they exert beneficial effects on the vascular wall through inhibition of the isoprenoid sythesis. For example, HMG- CoA reductase inhibitors decrease smooth muscle cell migration and proliferation, leading to a reduction of atherosclerotic lesions and to enhanced plaque stability. In the present study it has been demonstrated in vitro, that the HMG-CoA reductase inhibitors atorvastatin and pravastatin augment the adhesion of human (HSMCs) and rat aortic smooth muscle cells (RASMCs) to collagen I, a main component of the extracellular matrix in the vascular wall, via induction of the [alpha]2[beta]1-integrin receptors. The [alpha]2[beta]1-integrins of vascular smooth muscle cells are known as important receptors for collagen I. Treatment of human vascular smooth muscle cells with atorvastatin (0.1 µM) increased the adhesion to collagen I up to 2-fold (p < 0.01), pravastatin (1.0 µM) increased the adhesion up to 1.8-fold (p < 0.01) after treatment of at least 24 h. Addition of mevalonate or geranyl-geraniol, an isoprenoid, prevented the statin-induced effect on vascular smooth muscle cells. In conclusion, the increase of adhesion under treatment with atorvastatin and pravastatin seems to be dependent on the inhibition of isoprenoid synthesis and inactivation of Rho-GTPases. Flow cytometry revealed an increased expression of [alpha]2- and [beta]1-integrins after treatment with atorvastatin (0.1 µM) at 24 and 48 h. Atorvastatin increased levels of [beta]1-integrin mRNA after 16- and 24-h treatment, which was reversed by co-treatment with mevalonate. Furthermore, atorvastatin and pravastatin inhibited PDGF-directed migration of human vascular smooth muscle cells on collagen I. In contrast, inhibition of [beta]1-integrins with a specific antibody nearly doubled the rate of chemotaxis. These results demonstrate that the HMG-CoA reductase inhibitors atorvastatin and pravastatin increase cell-matrix interaction of vascular smooth muscle cells with collagen I via induction of [alpha]2[beta]1-integrins. This effect seems to be dependent on inhibition of the isoprenoid synthesis