4. Diskussion. Diskussion

Transkript

1 4. Diskussion Die hier vorliegenden Untersuchungen demonstrieren, daß 1. die Endothel-vermittelte Vasodilatation bei Patienten mit essentieller Hypertonie abgeschwächt ist. 2. die glattmuskuläre Vasodilatation vermittelt über die lösliche Guanylatcyclase intakt ist 3. die ß-Adrenoceptor-vermittelte Blutflußzunahme bei Patienten mit Hypertonie intakt ist 4. die glattmuskuläre Blutflußzunahme vermittelt über die partikuläre GCvermindert ist. Weitere Untersuchungen zeigen, daß die basalen Konzentrationen von zirkulierendem proanp und cgmp im Blutplasma bei Patienten mit Hypertonie um etwa 48% bzw. 55% im Vergleich zu normotensiven Kontrollen erhöht waren. Eine oben genannte Deletionsmutation im Gen des GC-Typ A-Rezeptors erklärt die abgeschwächte ANP-vermittelte Vasodilatation nicht. Die pathogenetischen Mechanismen der essentiellen Hypertonie sind bis heute weitgehend unklar. Doch konnten in den vergangenen Jahren durch die Entwicklung zahlreicher monogenetischer Mausmodelle die Einflüsse spezifischer Gene auf die Regulation des Gefäßtonus und des Blutdruckes aufgezeigt werden. So entwickelten insbesondere Mäuse, denen die Gene für enos, NO, ANP oder den ANP-Rezeptor fehlten, eine schwere arterielle Hypertonie [94, 116, 132, 134, 149, 200]. Diese experimentellen Beobachtungen zeigten die Bedeutung der cgmp-abhängigen Vasodilatation in der kardiovaskulären Homöostase und lassen die Vermutung zu, daß einige Formen der essentiellen Hypertonie beim Menschen durch verminderte Produktion von ANP und/oder NO, oder durch vermindertes Ansprechen auf diese Mediatoren erklärt werden können. Zahlreiche Untersuchungen der letzten Jahre beschäftigten sich mit der Funktion und Regulation des Endothels und der endothelialen Dysfunktion bei Patienten mit essentieller Hypertonie. In diesen Studien konnte bei Patienten mit essentieller Hypertonie und auch bei hypertensiven Versuchstieren, wie spontan hypertensiven Ratten, im Vergleich zu normotensiven Kontrollen fast durchgehend -mit einer

2 Ausnahme [37]- eine abgeschwächte Acetylcholin-vermittelte Relaxation in der Unterarm- und der Koronarzirkulation nachgewiesen werden [29, 51, 121, 165, 166, 195, 196]. Diese Dysfunktion soll an der Ursache der essentiellen Hypertonie partizipieren. Diese Hypothese wird durch eine Untersuchung von Perticone et al. aus dem Jahr 2001 unterstützt, die zeigen konnte, daß das Ausmaß der endothelialen Dysfunktion ein Marker für zukünftige kardiovaskuläre Ereignisse bei diesen Patienten darstellt [167]. Im Gegensatz zu der abgeschwächten Endothel-vermittelten Vasodilatation, ist die glattmuskuläre Reaktion über die lösliche Guanylatcyclase, z.b. aktiviert durch den NO-Donator Nitroprussid, als intakt beschrieben worden. [29, 51, 165, 166] Die hier dargestellte Studie zeigt vergleichbare Ergebnisse; die Acetylcholinvermittelte, endotheliale Blutflußzunahme bei Patienten mit essentieller Hypertonie ist im Vergleich zu normotensiven Kontrollen abgeschwächt; die glattmuskuläre Blutflußzunahme vermittelt über die lösliche Guanylatcyclase ist bei diesen Patienten erhalten. Die Reaktion auf den zusätzlich getesteten ß-Adrenoceptoragonisten Orciprenalin, der über eine Aktivierung von endothelialen und glattmuskulären Adenylatcyclasen in einer Erhöhung des second messengers camp wirkt, war bei Patienten mit essentieller Hypertonie nicht verändert. Dieses Verhalten konnte ebenfalls in früheren Studien beschrieben werden [9, 79, 80]. Somit wurde ein rein endothelialer Defekt postuliert, dessen Ursache noch nicht endgültig geklärt ist. Offen bleibt allerdings die Frage, ob das verringerte vasodilatatorische Ansprechen tatsächlich Ursache oder Folge der Hypertonie ist. Bisherige Beobachtungen lassen die Vermutung zu, daß das vasodilatatorische Ansprechen der Unterarmgefäße auf Acetylcholin bei Patienten mit positiver familiärer Hypertonieanamnese vergleichend zu Patienten mit negativer Familienanamnese [195] abgeschwächt ist. Diese Ergebnisse könnten für eine genetisch-bedingte endotheliale Ursache der essentiellen Hypertonie sprechen. Während bei der Hypercholesterinämie die Ursache der endotheliale Dysfunktion nahezu aufgeklärt erscheint, bleiben mögliche Erklärungen bei der Hypertonie sehr vielfältig und beziehen nahezu alle endothelialen Stoffwechselwege mit in die Diskussionen ein. So wurden nicht näher spezifizierte Defekte im Aktivierungsweg der enos, z.b. im IP 3 -Ca 2+ -System beschrieben, die zu einer verringerten Aktivierung der enos und somit zu einer verringerten NO-Produktion führen sollen [29]. Ein Defekt

3 auf der Ebene des muskarinischen Acetylcholin-Rezeptors konnte bisher aber ausgeschlossen werden [166]. Gegenstand aktueller Diskussionen sind ein Mangel an Co-Faktoren der enos, wie Tetrahydrobiopterin (BH 4 ), und ein vermehrter NO-Abbau durch Radikale, sowie NO-Interaktionen mit anderen endothelialen Produkten, wie Cyclooxygenase-abhängige Metaboliten, die das abgeschwächte vasodilatative Verhalten erklären sollen. In einigen Untersuchungen konnte eine Inhibition der Cyclooxygenase mit Indomethacin oder ASS eine Verbesserung der endothelialen Dysfunktion bei Patienten mit essentieller Hypertonie und Hypercholesterinämie hervorrufen, die sich nicht bei normotensiven bzw. normocholesterinämischen Kontrollpatienten nachweisen ließ [51, 127, 196, 223]. Diese Ergebnisse, wie auch die hier vorliegenden, lassen vermuten, daß Cyclooxygenase-abhängige Substanzen, wie das vasokonstriktorische Thromboxan A2, Prostaglandin H2 und das vasodilatierende Prostacyclin in der Regulation des Gefäßtonus von Bedeutung sind. Abhängig von der applizierten Acetylsalicylsäure-Dosis wird vorrangig die Produktion vasokonstriktorischer Metabolite, insbesondere Thromboxan A2, inhibiert. Bei höheren Dosen wird mit größerem Anteil die Produktion des direkten Gegenspielers, des vasodilatierenden Prostacyclins, gehemmt. Somit scheint die in der vorliegenden Arbeit gefundene Verbesserung der endothelialen Vasodilatation durch eine high-dose- Applikation von ASS nicht auf der alleinigen Blockade der Thromboxan-Synthese zu beruhen (Dieser Effekt wird bei der low-dose Therapie der KHK ausgenutzt). Weitere Co-Faktoren, deren Identität unklar bleibt, könnten eine zusätzliche Rolle spielen. Die genannten Ergebnisse der vorliegenden und zitierten Arbeiten lassen vermuten, daß Produkte vaskulärer Cyclooxygenasen den Abbau von Stickstoffmonoxid vorantreiben. Die verringerte Bioverfügbarkeit des NO führt somit zu einer abgeschwächten Endothel-vermittelten Vasodilatation. Die Blockade der COX vermutlich zu einer höheren Bioverfügbarkeit von NO und somit zu einer ausgeprägteren Vasodilatation. Die genannten Ergebnisse sprechen dafür, daß der essentiellen arteriellen Hypertonie beim Menschen wahrscheinlich ein polygener Pathomechanismus zugrunde liegt, der komplexer zu sein scheint als bei der Hypercholesterinämie, deren Ursache weitgehend aufgeklärt ist. Die genetischen Variationen bleiben weiterhin unklar

4 Eine neue Erkenntnis der vorliegenden Arbeit ist die abgeschwächte glattmuskulärrelaxierende Reaktion auf ANP bei Patienten mit essentieller Hypertonie. Über das ANP-System ist im Vergleich zum endothelialen Stoffwechselsystem vergleichsweise wenig bekannt. Da ANP über sein eigenes membrangebundenes partikuläres Guanylatcyclase-System (Typ A-Rezeptor) wirkt, sind die Effekte von ANP als unabhängig von der durch NO induzierten löslichen Guanylatcyclase zu verstehen. Der genaue Mechanismus der abgeschwächten ANP-vermittelten Vasodilatation bleibt jedoch spekulativ und konnte durch diese Arbeit nicht aufgeklärt werden. Die vorliegende Studie steht im Widerspruch zu einer Studie aus der achtziger Jahren. Bolli et al [16, 17] zeigten an 12 hypertensiven Patienten und 12 Kontrollen eine stärkere Vasodilatation bei den Hypertonikern auf das intraarteriell infundierte ANP ( µg/min/100 ml) in der Unterarmzirkulation. Die gefäßerweiternden Effekte waren umgekehrt proportional zu den Renin-Konzentrationen im Blutplasma, was die Autoren zu der Annahme verleitete, daß ANP eine größere vasodilatierende Potenz bei niedrigem Renin-Spiegeln haben soll. Diese Untersuchung ist mit der vorliegenden Studie schlecht zu vergleichen, da in der Studie von Bolli et al. zum einen lediglich 12 Personen pro Gruppe eingeschlossen wurden und zum anderen deutlich andere Einflußkriterien vorlagen. Die von Bolli et al. infundierten ANP-Konzentrationen lagen ein Vielfaches über unseren, so daß von systemischen Wirkungen des atrial natriuretischen Peptids und eventueller Gegenregulation u.a. durch das vegetative Nervensystem ausgegangen werden muß. Die Art und das Ausmaß der systemischen Wirkungen ließ sich in dieser Studie nicht quantifizieren es fanden sich keine Angaben über mögliche Änderungen der Vitalzeichen. Durch regelmäßige Kontrollen der Vitalwerte konnten in der hier vorliegenden Arbeit deutliche Schwankungen in Puls und Blutdruck, die auf systemische Gegenregulation hinweisen könnten, ausgeschlossen werden. Wie in den vorliegenden Untersuchungen gezeigt, weisen hypertensive Patienten erhöhte Basalspiegel von N-terminalem proanp auf, das die ANP-Produktion und - Sekretion in die Blutzirkulation widerspiegelt, und erhöhte basale Plasmaspiegel von cgmp. Diese Beobachtungen lassen sich mit den Ergebnissen vieler anderer Untersuchung vergleichen, die ebenfalls erhöhte Plasmaspiegel von ANP und BNP bei Patienten mit essentieller Hypertonie zeigen konnten [18, 50, 68, 157, 179]. Diese

5 Untersuchungen sprechen für eine vermehrte und nicht für eine abgeschwächte kardiale Produktion und Sekretion von ANP bei Patienten mit essentieller Hypertonie. Der erhöhte Blutdruck bei Patienten mit Hypertonie, peripherer Widerstand und somit das erhöhte Afterload könnte durch eine erhöhte kardiale Wandspannung zu vermehrter ANP-Produktion führen. Für die These sprechen unter anderem die deutlich erhöhten proanp-und auch ANP-Konzentrationen bei Patienten mit manifester Herzinsuffizienz [34, 180], bei denen durch die erniedrigte Pumpleistung ebenfalls die kardiale Wandspannung zunimmt. Unterstützt werden diese Überlegungen durch echokardiographische Studien bei herzinsuffizienten Patienten und Patienten mit essentieller Hypertonie, die eine Beziehung zwischen linksatrialer und linksventrikulärer Größe, diastolischer Dysfunktion und auf der anderen Seite den zirkulierenden ANP-Konzentrationen zeigten [119, 149, 182, 226]. Im weiteren Verlauf der vorliegenden Untersuchungen wurde eine mögliche Erklärung für die abgeschwächte Vasodilatation in der Unterarmzirkulation hypertensiver Patienten gesucht. Einen interessanten Ansatz hierfür bot eine in einer japanischen Patientenkohorte kürzlich beschriebene Deletions-Mutation in der 5 -flankierenden Region des ANP-Typ A-Rezeptor-Gens [149]. Diesem Deletions-Allel fehlen 8 Nukleotide und verändern somit die Bindungsstelle für das sog. Aktivatorprotein-2 (AP- 2) und anderen Transkriptionsfaktoren, so daß die Aktivität der Transkription an diesem Gen weniger als 30% des Wild-Typ-Gens entsprechen soll. Nakayama et al. untersuchten 200 normotensive Kontrollen und 200 hypertensive Patienten und fanden 9 Heterozygote mit dieser Deletionsmutation, davon 8 Hypertensive und 1 normotensive Kontrolle. Zum Screening unserer Patienten auf diese Mutation wurde im Labor des Institutes für Pharmakologie & Toxikologie der Universität Münster ein schnelles und sensibles Detektionssystem entwickelt, das uns erlaubte, mit Hilfe von Schmelzpunktanalysen mit spezifischen fluoreszierenden Hybridisierungsproben 200 Patienten mit essentieller Hypertonie genetisch zu typisieren. Jedoch zeigte keiner dieser Patienten (unter ihnen auch diejenigen, bei denen die Blutflußuntersuchung mit intraarteriell appliziertem ANP durchgeführt wurde) die gesuchte Mutation. Die funktionellen Daten könnten durch eine mögliche Downregulation des glattmuskulären ANP-Typ-A-Rezeptors erklärt werden. Erhöhte Plasmaspiegel von

6 zirkulierendem ANP bzw. proanp und erhöhte cgmp-konzentrationen sind imstande, die Transkription ihres Typ A-Rezeptors zu unterdrücken und die Effekte, die über diesen Rezeptors vermittelt werden, zu vermindern. Dies konnte an glatten Muskelzellen von Rattenaorten gezeigt werden [27, 28, 106, 133, 185, 201]. Würde eine Downregulation als hautpsächliche Ursache für die abgeschwächten Blutflußzunahmen in Frage kommen, so müßte bei Patienten mit essentieller Hypertonie der second messenger des betroffenen Stoffwechselweges, das cyclische GMP, nach Stimulation der partikulären Guanylatcyclase im Vergleich zu normotensiven Kontrollen weniger produziert und somit in geringerer Konzentration vorliegen. Im Gegensatz zum Erwarteten konnten in der hier vorliegenden Arbeit erhöhte basale cgmp-plasmaspiegel bei Patienten mit Hypertonie gefunden werden. Unter ANP- Infusion stiegen die cgmp-konzentrationen bei Hypertonikern und normotensiven Kontrollen in ähnlicher Menge an. Ein signifikanter Unterschied konnte hier nicht gezeigt werden. Da die partikuläre GC nicht die einzige Quelle für cgmp im Gefäßsystem darstellt, sprechen die erhöhten basalen Konzentrationen von cgmp für herauf- und nicht für herabgesetzte cgmp-produzierende Enzyme/Pathways. Woher das gebildete cgmp stammt, bleibt unklar. Eventuelle Kompensationsreaktionen auf herabgesetzte Funktion einiger Enzymsysteme, wie die endotheliale NO-Synthase, erscheinen ebenso möglich, wie eine erhöhte Aktivität der partikulären Guanylatcyclase. Ein physiologisch-relevantes Ziel von cgmp in der glatten Gefäßmuskulatur ist die cgmp-abhängige Proteinkinase Typ I, die durch Phosphorylierung von Proteinen und Aktivierung einer Proteinkinasenkaskade die intrazelluläre Calcium-Konzentration und den Zustand des Cytoskeletts reguliert und somit die glattmuskuläre Relaxation vermittelt. Über die genaue Funktion und Regulation dieser Kaskade ist wenig bekannt. Sensitivitäts- und Aktivitätsänderungen der Zielproteine in dieser Kaskade wären wohl instande, die Relaxationsfähigkeit der glatten Muskelzelle auf cgmp zu modulieren. Daher würden die vorliegenden Daten für mögliche Veränderungen in der cgmpabhängigen Proteinkinasenkaskade bzw. in Effektorproteinen sprechen, die bei Patienten mit arterieller essentieller Hypertonie zu der gezeigten abgeschwächten Vasodilatation führten. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, daß neben der bekannten endothelvermittelten Vasodilatation bei Patienten mit essentieller Hypertonie die glattmuskuläre

7 Relaxation vermittelt über das atriale natriuretische Peptid abgeschwächt zu sein scheint. Die Relaxation über die lösliche Guanylatcyclase, wie auch ihre cgmp- Produktion in Thrombocyten, und die Vasodilatation über ß-Adrenoceptoren erscheinen intakt. Die erhöhten zirkulierenden Plasmakonzentrationen von proanp könnten für eine mögliche Downregulation des ANP-Rezeptors sprechen. Der bei einer Downregulation zu erwartende niedrigere cgmp-anstieg konnte nicht nachvollzogen werden, so dass für die abgeschwächte Relaxation Veränderungen im Postrezeptor-Pathway angenommen werden müssen