Der Einfluss von Simvastatin, Fluvastatin und Cerivastatin auf die proliferative und migrative Wirkung von FGF2 auf humanvenöse Endothelzellen

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist es, drei verschiedene Statine auf ihre angiostatische Wirkung zu untersuchen. Es war bereits aus Langzeitstudien ersichtlich, dass Statine zu ihrer cholesterinsenkenden Wirkung andere, sogenannte pleiotrope Effekte entwickeln, welche sich positiv auf die Atherosklerose und deren Risikoprofil auswirken. Dem stellte ich FGF2 gegenüber, einen bekannten Wachstumsfaktor, welcher die Angiogenese bewiesenermassen fördert. Im Zusammenspiel wollte ich so mehr über die jeweiligen Funktionsmechanismen bezüglich des Proliferations- und Migrationsverhaltens der stimulierten Endothelzellen und deren Interaktion erfahren.Als Erstes konnte ich Unterschiede in der Effektivität der drei Statine aufzeigen. So zeigte Simvastatin durchwegs die schwächste und Cerivastatin die stärkste Wirkung. In Kombination mit FGF2 konnte ich zeigen, dass dessen Wirkung bei Proliferation und Migration auf zellinternes Cholesterin angewiesen ist. In den Mevalonatversuchen, bei denen ich die von den Statinen gehemmte HMG-CoA-Reduktase umging, konnte ich belegen, dass der Grossteil der Statinwirkungen auf Endothelzellen auf der direkten Hemmung der Cholesterinbiosynthese beruht. Durch Ausschalten beziehungsweise Auflösen des in der Zellmembran befindlichen Cholesterins und der davon stark abhängigen Lipid Rafts mittels MCD konnte ich zeigen, dass die Funktion beziehungsweise die Aufnahme der Statine gestört war. Obwohl der FGF2-Rezeptor Lipid Raft assoziiert ist, hatte FGF2 immer noch einen proangiogenen Effekt, nicht jedoch auf statincostimulierte Zellen. Hieraus war zu schliessen, dass die durch den FGF2-Rezeptor vermittelte Angiogenese von zellinternen Produkten der Cholesterinbiosynthese oder deren Zwischenprodukten abhängig ist.Im Hinblick der pleiotropen Effekte von Statinen rückten die Isoprenoide, zellmembranverankernde, proteinaktivierende Zwischenprodukte der Cholesterinbiosynthese, immer mehr in den wissenschaftlichen Fokus. In Anbetracht der theoretisch wissenschaftlichen Grundlage der Isoprenoide verwendete ich FPP und GGPP. Für FPP stellten sich inkongruente Ergebnisse heraus, sodass lediglich gezeigt werden konnte, dass es ein Zwischenprodukt der Cholesterinbiosynthese ist, welches die Enzymkette in beide Richtungen unterhalten kann. Für GGPP konnte ich zeigen, dass es in grossen Konzentrationen die Statinwirkungen wieder aufhebt. Hier stellte sich nun der Unterschied in der Lipophilie zwischen Simvastatin und den anderen beiden Statinen Fluvastatin und Cerivastatin heraus. In Koherenz mit der Literatur (siehe Diskussion) konnte ich zeigen, dass die beiden Letzteren einen stärkeren Einfluss auf die endotheleigene Cholesterinbiosynthese haben im Gegensatz zu lipophilen Statinen (Simvastatin), welche eher systemisch über die Leber wirken. So hatten die Isoprenoide, besonders GGPP, einen stärkeren Effekt auf Fluvastatin und Cerivastatin. Da FGF2 in Costimulation mit GGPP wieder normale Effektivität zeigte, folgerte ich einen Zusammenhang zwischen der in der Endothelzelle durch FGF2 ausgelösten proangiogenetischen Reaktion und dem G-Protein RhoA, welches durch GGPP aktiviert wird. Weiter gebe ich einen theoretischen Überblick über die von Statinen ausgelösten pleiotropen Effekte und deren biokinetische Mechanismen. In Anbetracht der aktuellen Wissens- und Forschungsgrundlage äusserte ich Zukunftsaussichten bezüglich pharmakologischer und wissenschaftlicher Forschungsmöglichkeiten. It is widely known that statins produce angiostatic effects, for example Simvastatin, Fluvastatin and Cerivastatin. Although different in their level of expression, they all have shown in vivo and in vitro to produce those effects, next to their primary effect as lipidlowering agents. In recent years a whole range of useful side effects have been discovered and have been termed pleiotopic effects. Opposed to the angiostatic effects of statins, I used FGF-2, a potent proangiogenic growthfactor, to further investigate the underlying mechanism of the agents in proliferation- and migrationessys of endothelial cells.Beyond showing a difference in efficacy of the three statins, Simvastatin being the weakest and Cerivastatin the strongest, I complementary added FGF2 to show, that proliferation and migration depend upon cellinherent cholesterol.Furthermore bypassing the HMG-CoA-reductase of the mevalonate-pathway via mevalonate, I could show, that the majority of the statineffects are due to their direct inhibition of that pathway. Thereafter I used MCD to dissolve membranebound cholesterol strongly associated with lipid rafts, which led to a highly impaired uptake of statins into the endothelial cells. FGF2 still acted as a growthfactor, although its receptor is known to be lipid-raft associated, an effect not measurable by cells which had been co stimulated with statins earlier. The proangiogenic effect of FGF2 must therefore be related to the cells internal cholesterolproduction and its intermediates.Two of those intermediates are the isoprenoid-units FPP und GGPP which act as protein cascade activating agents. As suggested by the literature, my results for FPP were incongruent, showing that FPP is an intermediate, which fuels the mevalonate-pathway both ways. For GGPP my results show an inhibiting effect for statins at high serumconcentrations, while distinguishing among the statins. Simvastatin, being a highly lipophilic agent, acts predominantly at the liver and therefore has a higher influence on systemic Cholesterol levels. Compared to the other two statins, which react more strongly to intracellular cholesterolmetabolism and in accordance with GGPP. FGF2 regained its full potential in endothelial cells costimulated with GGPP indicating a logic connectivity with GGPPs g-protein RhoA. In addition to these results I outlined a theoretical background of all the pleiotropic effects of statins and their suspected biokinetics. Furthermore I gave an overview of futureperspectives in scientific and pharmacological research.