Wirkung der metabolischen Hemmung auf die zytosolische Calciumkonzentration von Endothelzellen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle einer metabolischen Hemmung auf die Calciumhomöostase in aortalen Schweineendothelzellen untersucht. Dabei wurden einerseits kultivierte (1. Passage) und andererseits frisch isolierte aortale Endothelzellen eingesetzt. 2-Desoxyglucose (10 mM), ein Inhibitor der Glykolyse, bewirkt einen Anstieg der zytosolischen freien Calciumkonzentration innerhalb einer Minute. Zu dieser Zeit ist der totale zelluläre ATP-Gehalt noch unbeeinflusst. Stimulation der oxidativen Energiebereitstellung durch Zugabe von Pyruvat (5 mM) konnte den 2-DG-induzierten [Ca2+]i-Anstieg nicht abschwächen. Der zelluläre ATP-Gehalt konnte durch dieses Manöver jedoch relativ konstant gehalten werden. Diese Ergebnisse konnten an kultivierten und frisch isolierten aortalen Endothelzellen gezeigt werden. Der Mechanismus der Calciumfreisetzung wurde analysiert. Sowohl Lithium (10 mM), ein Hemmer der Inositolmonophosphatase, als auch Xestospongin C (3 mikroM), ein potenter Hemmer des Inositoltriphosphat-sensitiven Calciumfreisetzungskanals des Endoplasmatischen Retikulums, verhinderten den Anstieg der zytosolischen freien Calciumkonzentration unter metabolischer Hemmung durch 2-Desoxyglukose. Die Ergebnisse der Arbeit demonstrieren, dass das Endoplasmatische Retikulum der Endothelzellen besonders sensitiv auf glykolytische Hemmung reagiert. Wenn sich eine solche Hemmung der Glykolyse ereignet, wird das Calciumdepot des Endoplasmatischen Retikulums kurzfristig entleert. Dies geschieht durch die Öffnung des Inositoltriphosphat-sensitiven Calciumfreisetzungskanals des Endoplasmatischen Retikulums. Die Hemmung des IP3-sensitiven Calciumfreisetzungsmechanismus könnte therapeutische Strategien zur Protektion der endothelialen Schrankenfunktion aufzeigen.