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Die Inhibition der Leukozyten-Endothelzell-Interaktionen durch endotheliales Stickstoffmonoxid
(2009)
Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase in Hinblick auf die Leukozyten-Endothelzell-Interaktionen bei der spontanen Arterioskleroseentwicklung zu untersuchen. Apolipoprotein E knockout-Mäuse und Apolipoprotein E knockout/endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase knockout-Mäuse dienten dabei als genetisches Modell. Durch IVM-, Real-time PCR-, Western Blot und immunhistochemische Versuche konnte gezeigt werden, dass apoE/eNOS dko-Tiere im Vergleich zu apoE ko-Kontrollen signifikant erhöhte L/E-Interaktionen, eine verstärkte endotheliale Adhäsionsmolekülexpression und eine gesteigerte Makrophagen-Infiltration in die Gefäßwand aufweisen. Duplexsonographisch vergleichbare Widerstands-Indices bei beiden Genotypen belegen eine ähnliche Hämodynamik und schließen veränderte Flussbedingungen als Ursache der erhöhten L/E-Interaktionen aus. Zusammenfassend kann man sagen, dass die verminderte NO-Produktion in apoE/eNOS dko-Mäusen die gesteigerten Leukozyten-Endothelzell-Interaktionen in diesem Modell bedingt und andere Quellen vaskulären Stickstoffmonoxids, genauer gesagt nNOS und iNOS, dies nicht zu kompensieren vermögen. Überraschenderweise nahm die eNOS-Deletion keinen Einfluss auf die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktionen, was gegen eine bedeutende Rolle von Blutplättchen bei der beschleunigten Arterioskleroseentwicklung von apoE/eNOS dko-Mäusen spricht.
Background: All three nitric oxide synthase (NOS) isoforms are expressed in atherosclerotic plaques. NOS enzymes in general catalyse NO production. However, under conditions of substrate and cofactor deficiency, the enzyme directly catalyse superoxide formation. Considering this alternative chemistry, the effects of NOS on key events in spontaneous hyperlipidemia driven atherosclerosis have not been investigated yet. Here, we evaluate how endothelial nitric oxide synthase (eNOS) modulates leukocyte/endothelial-(L/E) and platelet/endothelial-(P/E) interactions in atherosclerosis and the production of nitric oxide (NO) and superoxide by the enzyme.
Principal Findings: Intravital microscopy (IVM) of carotid arteries revealed significantly increased L/E-interactions in apolipoproteinE/eNOS double knockout mice (apoE\(^{-/-}\)/eNOS\(^{-/-}\)), while P/E-interactions did not differ, compared to apoE\(^{-/-}\). eNOS deficiency increased macrophage infiltration in carotid arteries and vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) expression, both in endothelial and smooth muscle cells. Despite the expression of other NOS isoforms (inducible NOS, iNOS and neuronal NOS, nNOS) in plaques, Electron Spin Resonance (ESR) measurements of NO showed significant contribution of eNOS to total circulating and vascular wall NO production. Pharmacological inhibition and genetic deletion of eNOS reduced vascular superoxide production, indicating uncoupling of the enzyme in apoE\(^{-/-}\) vessels.
Conclusion: Overt plaque formation, increased vascular inflammation and L/E-interactions are associated with significant reduction of superoxide production in apoE\(^{-/-}\)/eNOS\(^{-/-}\) vessels. Therefore, lack of eNOS does not cause an automatic increase in oxidative stress. Uncoupling of eNOS occurs in apoE\(^{-/-}\) atherosclerosis but does not negate the enzyme's strong protective effects.