Die Bedeutung des Tyrosinkinase-Rezeptors TrkB bzw. seiner Isoformen in der Pathogenese der idiopatischen pulmonalarteriellen Hypertonie

Abstract

Die idiopathische pulmonalarterielle Hypertonie (IPAH) ist eine seltene und schwerwiegende Erkrankung der Lunge, bei der es durch Remodeling-Prozesse der Pulmonalarterien zu einer Erhöhung des pulmonalarteriellen Mitteldrucks kommt. Obwohl das vaskuläre Remodeling alle Gefäßwandschichten betrifft, beruhen die resultierenden hämodynamischen Veränderungen überwiegend auf der abnormen Proliferation, Migration und EZM-Synthese/Adhäsion glatter Muskelzellen (huPASMC) in der Media. Diese huPASMC exprimieren einen Tyrosinkinase-Rezeptor namens TrkB, der die zelluläre Proliferation und Migration sowie vermutlich auch die zelluläre Adhäsion beeinflusst. Vor diesem Hintergrund wäre es denkbar, dass TrkB ursächlich für das abnorme Verhalten der huPASMC bei der IPAH ist. In dieser Studie wurde erstmalig nachgewiesen, dass huPASMC drei TrkB-Isoformen exprimieren (die vollständige Isoform TrkB-c und die verkürzten Varianten TrkB-b und TrkB-e). Die Funktion der verkürzten TrkB-Isoformen ist nahezu unbekannt. Die Fragestellung dieser Arbeit war somit, ob und inwiefern die einzelnen TrkB-Isoformen in Interaktion mit ihren Liganden BDNF und huNT4 die Proliferation, Migration und Adhäsion von huPASMC beeinflussen. Zur Klärung dieser Fragestellung wurde die mRNA der Isoformen TrkB-c, TrkB-b und TrkB-e aus A549-Zellen gewonnen, in cDNA umgeschrieben und mithilfe der Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) vervielfältigt. Nach Integration der cDNA in Vektorsysteme (Klonierung) wurden diese in huPASMC, mit dem Ziel einer Isoform-Überexpression, eingeschleust (Transfektion). In einem weiteren Schritt wurden die transfizierten huPASMC mit den Liganden BDNF bzw. huNT4 stimuliert. Daraufhin wurden die Proliferations-, Migrations- und Adhäsionseigenschaften der transfizierten und stimulierten huPASMC untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen lieferten Hinweise für einen antiproliferativen Effekt der Kombinationen TrkB-b/BDNF und TrkB-e/huNT4 sowie für einen migrationssteigernden Effekt durch TrkB-c. Hinweise für einen Einfluss der TrkB-Isoformen bzw. der Liganden auf die Adhäsion der huPASMC lagen nicht vor. Ob die antiproliferative Wirkung der verkürzten Isoformen auf einer Runterregulation des vollständigen TrkB-Rezeptors an der Zelloberfläche, einer Ligandenreduktion für den vollständigen Rezeptor oder auf einem eigenen, bisher unbekannten Signalweg beruht, bedarf weiterer Untersuchungen. Die vermehrte Expression der TrkB-Isoformen TrkB-b und TrkB-e sowie die Runterregulierung der TrkB-c-Expression mit dem Ziel der Proliferationshemmung der huPASMC könnten als therapeutische Angriffspunkte für die Behandlung von IPAH-Patienten in Frage kommen. Idiopathic pulmonary arterial hypertension (IPAH) is a rare and serious lung disease that is caused by remodeling processes in the wall layers of pulmonary arteries which lead to an increase in mean pulmonary artery pressure. Even though vascular remodeling affects all layers of the vascular wall, the resulting hemodynamic changes mainly occur due to an abnormal proliferation, migration and adhesion of smooth muscle cells (huPASMC) in the media. These huPASMC express a tyrosine-kinase-receptor named TrkB which influences the cellular proliferation, migration and presumably the cellular adhesion. Hence, TrkB is conceivably the cause of the abnormal behaviour of the huPASMC in IPAH. This study demonstrated for the first time that huPASMC express three TrkB isoforms (full-length TrkB-c and the truncated versions TrkB-b and TrkB-e). The function of truncated TrkB isoforms is largely unknown. The aim of this research study was to investigate the influence of TrkB isoforms on the proliferation, migration and adhesion of huPASMC in interaction with their ligands BDNF and huNT4. For this purpose, the mRNA of TrkB-c, TrkB-b and TrkB-e was extracted from a549-cells and transcribed into cDNA. Subsequently the cDNA was amplified by means of the polymerase chain reaction (PCR). After integrating the cDNA in an expressionvector system (cloning), huPASMC were transfected with the aim of isoform overexpression. As a next step, the transfected huPASMC were stimulated with the ligands BDNF or huNT4. Afterwards, the proliferation, migration and adhesion properties of the transfected and stimulated huPASMC were analysed. The results of this analysis provide evidence for an antiproliferative effect caused by TrkB-b/BDNF and TrkB-e/huNT4. There is also evidence for a migration-enhancing effect of TrkB-c. Indicators for an influence of TrkB isoforms on the adhesion of huPASMC (in combination with their ligands) were nonexistent. Further research is required on whether the antiproliferative effect of the truncated isoforms occurs due to a down-regulation of the full-length TrkB receptor on the cell surface, due to ligand reduction or due to a different signaling pathway that was previously unknown. In the future, increased expression of TrkB isoforms TrkB-b and TrkB-e and down-regulation of TrkB-c with the aim of inhibiting proliferation of huPASMC might be used as therapeutic targets for the treatment of IPAH.