Wirkung der Mangan-Superoxiddismutase (Mn-SOD) in humanen endothelialen Progenitorzellen auf Sauerstoffradikalbildung, Apoptose und Migrationsfähigkeit

Abstract

Durch ihre Befähigung zur Endothelregeneration erfüllen endotheliale Progenitorzellen einen wichtigen Beitrag zur Gefäßhomöostase. Ihnen kommt daher eine wesentliche Bedeutung in der Primär- sowie Sekundärprophylaxe der Atherosklerose und Folgekrankheiten zu. Nachdem die Identifizierung dieser Zellentität im Jahre 1997 gelang, wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, welche die zellbiologischen Merkmale wie auch die (patho-) physiologische Bedeutung von endothelialen Progenitorzellen klären sollten.<br /> Bislang ist hierbei die genaue Funktion des antioxidativen Enzyms Mangan-Superoxiddismutase (Mn-SOD) für endotheliale Progenitorzellen unzureichend geklärt. Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, diesen Sachverhalt zu beleuchten. Dazu wurden via RNA-Interferenz Mn-SOD-defiziente Progenitorzellpopulationen generiert und auf die Parameter intrazelluläre reaktive Sauerstoffspezies, Apoptose sowie Migrationspotential untersucht. Die Analytik erfolgte mittels Dichlorfluoresceinmessung, einem Apoptose- und Migrationsassay. Als Kontrollen dienten nicht- sowie unspezifisch-transfizierte endotheliale Progenitorzellen.<br /> In Zusammenschau aller durchgeführten Versuche konnte der Mn-SOD-Gehalt in Progenitorzellen auf durchschnittlich 39,7 % supprimiert werden. Die Mn-SOD-Defizienz war mit einem schwach signifikanten Anstieg intrazellulärer reaktiver Sauerstoffspezies um 57,95 % vergesellschaftet, wobei die Mn-SOD-Menge hier 55,89 % betrug. Eine Differenzierung der reaktiven Sauerstoffspezies wurde nicht durchgeführt. Es wird gemutmaßt, dass in erster Linie Superoxidanionen für den globalen Anstieg verantwortlich zu machen sind. Um den transfektionsbedingten Apoptosestimulus auszugleichen, wurde die Vitalität mit einer unspezifisch transfizierten Kontrolle verglichen. In Relation dazu konnten in Mn-SOD-defizienten Progenitoren (Mn-SOD-Gehalt 23,52 %) eine Apoptoserate von 92,52 % gemessen werden. Demnach ließ sich kein signifikanter Unterschied hinsichtlich Apoptose nachweisen.<br /> Indessen präsentierten endotheliale Progenitorzellen mit supprimierter Mn-SOD von 29,48 % eine schwach signifikante Migrationseinschränkung auf 43,84 % in Relation zur unspezifisch-transfizierten Population. <br /> Es wird spekuliert, dass die Mn-SOD in juvenilen endothelialen Progenitorzellen eine Funktion im Redoxhomöostasesystem bekleidet und Migrations- bzw. Adhäsions-vorgänge im Rahmen des Differenzierungsprozesses zur adulten Endothelzelle koordiniert. Als Steuerelemente dieses Prozesses bieten sich reaktive Sauerstoffspezies an. Redox-Regulationsmechanismen sind am Beispiel des Multidrug resistance protein 1 beschrieben. Es erscheint denkbar, dass die Mn-SOD gegenläufig zu diesem Protein exprimiert wird und dieses Zusammenspiel Quantität und Qualität intrazellulärer reaktiver Sauerstoffspezies beeinflusst, worüber die Differenzierung von endothelialer Progenitorzelle zur Endothelzelle koordiniert wird. Demnach würde dieser Differenzierungsprozess mit einer Mn-SOD-Expressionsdämpfung einhergehen. Die vollzogene experimentelle Mn-SOD-Suppression könnte somit einen physiologischen Reifungsvorgang imitiert haben.<br /> Ob sich hieraus neue atheroprotektive bzw. antiatherogene Therapiemöglichkeiten ergeben, erscheint zum jetzigen Zeitpunkt unklar. Weitere Untersuchungen zu Eigenschaften und Differenzierungsprozess in physiologischer und pathophysiologischer Umgebung sowie Aufschlüsselung der Bedeutung der verschiedenen reaktiven Sauerstoffspezies sind hierfür notwendig.