Molekulare Mechanismen der myogenen Vasokonstriktion

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Widerstandgefäße wie kleine Arterien und Arteriolen haben die Fähigkeit zur Vasokonstriktion bei einer Erhöhung des intravaskulären Druckes, was der Konstanthaltung der Durchblutung des nachfolgenden Kapillarbettes dient. Dieser wichtige physiologische Mechanismus, der auch myogene Vasokonstriktion oder Bayliss-Effekt genannt wird, ist bei verschiedenen Krankheiten wie Bluthochdruck, Diabetes mellitus und Schlaganfall beeinträchtigt. Die zugrundeliegende Signalkaskade und die molekulare Identität der Mechanosensoren in glatten Gefäßmuskelzellen sind noch nicht geklärt. In den letzten Jahren wurden mehrere Vertreter der transient receptor potential (TRP) Kanäle als Mechanosensoren in glatten Gefäßmuskelzellen in Erwägung gezogen. Nicht-selektive Kationenkanäle wie die TRP-Kanäle sind verantwortlich für die Druckinduzierte Membrandepolarisation während die spannungsgesteuerten Calciumkanäle für den massiven Calciumeinstrom verantwortlich sind, der die Muskelkontraktion auslöst. Kürzlich konnten wir nachweisen, dass Gq/11-gekoppelte Rezeptoren als mechanosensitive Membranproteine in der glatten Gefäßmuskulatur fungieren. Folgenden Punkte sollen in dem vorgeschlagenen Forschungsprojekt bearbeitet werden: Da unsere Ergebnisse zeigen, dass TRPC6-Kanäle per se nicht mechanosensitiv sind, wollen wir untersuchen, ob andere TRP-Kanäle wie TRPV2, TRPM4, TRPP1 (PKD2)/TRPV4 und TRPP1 (PKD2)/TRPC1 eine intrinsische Mechanosensitivität besitzen oder ob sie indirekt mechanisch aktiviert werden. Zu diesem Zweck sollen die biophysikalischen Eigenschaften der oben genannten TRP-Kanäle mit denen der mechanosensitiven Zwei-Porendomänen-Kalium (K2P)-kanäle verglichen werden. Angesichts der intrinsischen Mechanosensitivität von Gq/11- gekoppelte Rezeptoren soll die mechanisch induzierte mit der Agonist-induzierten Rezeptoraktivierung verglichen werden. Dabei wollen wir uns auf Angiotensin II AT1- sowie auf muskarinische M3-Rezeptoren konzentrieren. Es werden Fluoreszenz-basierte Ansätze wie der intramolekulare dynamische FRET herangezogen, um die unterschiedlichen Rezeptorkonformationszustände zu beschreiben. Darüber hinaus soll der relative Beitrag der mechanisch vermittelten Phospholipase A2- und C-Aktivierungen zur Rezeptor-abhängigen intrazellulären Botenstoff-Produktion und zur nachfolgenden TRPC6-Kanalaktivierung ermittelt werden. Schließlich soll die physiologische Relevanz verschiedener G-Protein-gekoppelter Rezeptoren für die myogene Vasokonstriktion in Gehirn- und Mesenterialarterien und perfundierten Nieren von Mäusen ex vivo bestimmt werden. Dazu werden Pharmaka sowie gendefiziente Mauslinien wie Angiotensin II AT1A- und Angiotensin II AT1A/AT1B-gendefiziente Mäuse eingesetzt. Außerdem wollen wir eine mögliche Beteiligung von lokal produziertem Angiotensin II am myogenen Gefäßtonus mit Hilfe der Angiotensinogen-gendefizienten Mäusen überprüfen. Des Weiteren soll mittels TRPC3/6-doppelt-gendefizienter Mäuse die Rolle der TRPC-Kanäle für die myogene Gefäßkonstriktion untersucht werden.