Gap Junction potensering av endotelfunksjon med rotigaptide

BAKGRUNN Endotelet spiller en sentral rolle i kontrollen av vaskulær tonus og er ansvarlig for lokal frigjøring av profibrinolytiske faktorer. Nitrogenoksid (NO), den opprinnelige endotelavledede avslappende faktoren, og prostacyklin (PGI2) har nå blitt godt karakterisert. Belysningen av deres roller i vaskulær fysiologi og patofysiologi har vært grunnleggende for nyere fremskritt innen behandling og forebygging av mange kardiovaskulære sykdommer. Selv om disse faktorene er av stor betydning, peker bevis på eksistensen av en tredje kraftig vasodilator kalt endotelavledet hyperpolariserende faktor (EDHF).

Endotelavhengig vasodilatasjon -

Etter blokkering av både NO og PGI2, observeres fortsatt en betydelig grad av endotelavhengig vasodilatasjon og tilskrives EDHF. Til tross for nesten to tiår med forskning og debatt, er den nøyaktige naturen til EDHF og dens virkningsmekanisme uklar. Konsekvent er EDHFs rolle som vasodilator mest fremtredende i de mindre motstandsarteriene som er ansvarlige for kontroll av systemisk blodtrykk og lokal organperfusjon. I tillegg til dets involvering i fysiologiske prosesser, kan endringer i EDHF-aktivitet bidra til de vaskulære effektene av myriaden av tilstander enten forårsaket av eller resulterer i endoteldysfunksjon. Imidlertid har mangelen på forståelse av EDHF utelukket dens direkte manipulasjon som et spesifikt terapeutisk mål.

Endogen fibrinolyse -

I tillegg til funksjonen i kontrollen av vaskulær tonus, er det bevis som tyder på at EDHF kan være ansvarlig for endotelfrigjøring av den pro-fibrinolytiske faktoren, vevstype plasminogenaktivator (t-PA).

Trombedannelse og oppløsning er en kontinuerlig prosess i vaskulaturen og reguleres av dynamiske interaksjoner mellom pro-koagulerende og pro-fibrinolytiske faktorer. Endogen fibrinolyse bestemmes av den relative balansen mellom den akutte lokale frigjøringen av t-PA fra endotelet og dets påfølgende hemming av plasmaplasminogenaktivatorhemmer type 1 (PAI-1). I nærvær av ubalanse i det fibrinolytiske systemet, kan subkliniske mikrotromber på overflaten av aterosklerotiske plakk forplante seg og til slutt føre til arteriell okklusjon og vevsinfarkt.

Mekanismene som t-PA-frigjøring medieres via er ufullstendig forstått. Bradykinin, en endogen endotelavhengig vasodilator, forårsaker endotelfrigjøring av t-PA. Imidlertid har Brown et al vist at hemming av prostacyklin- og nitrogenoksidsyntese ikke reduserer bradykininmediert endotelial t-PA-frigjøring i den menneskelige underarmen. Derfor antyder de at EDHF er ansvarlig for endotelfrigjøring av t-PA, men til dags dato har denne hypotesen ikke blitt behandlet tilstrekkelig.

Gap Junctions -

Gap junctions finnes ved punkter med celle-cellekontakt hvor de danner en vandig pore som små hydrofile molekyler og ioneladning kan passere gjennom. Hver gap-junction består av to hemichannels, eller connexons som er sammensatt av seks connexin (Cx) underenheter. Selv om hvert konnexon kan være sammensatt av en blanding av connexin-subtyper, er Cx37, Cx40 og Cx43 spesielt assosiert med pattedyrendotel og vaskulær glatt muskel.

Begrunnelsen for en sentral rolle for gap junctions i EDHF-fenomenet har styrket seg. Gap junction plakk er mest rikelig i små motstandsarterier, og deres fordeling er proporsjonal med størrelsen på den EDHF-medierte responsen. Disse topografiske dataene har blitt ekstrapolert for å argumentere for en direkte kobling mellom gap junctions og EDHF. Videre gir murine knockout-modeller direkte bevis for rollen som gap-junctions og spesifikke connexiner i kontrollen av vaskulær tonus.

Potensering av kommunikasjon via Gap Junctions -

Rotigaptide (ZP-123) er et nytt heksapeptid (Ac-D-Tyr-D-Pro-D-Hyp-Gly-D-Ala-Gly-NH2), opprinnelig utviklet som et antiarytmisk middel, og det har nå blitt trygt administrert til friske mennesker som en seks dagers kontinuerlig infusjon på opptil 20 mg (0,30 mmol) per dag og er nå i fase II kliniske studier. Det har vist seg å fremme elektrisk kobling mellom ventrikulære myocytter ved å øke gap-junction-konduktansen potensielt via endringer i fosforyleringsstatusen til Cx43, og det øker antallet gap-junctions i det iskemiske myokardiet. Det potenserer gap-junction-mediert fargestoffoverføring via Cx43-uttrykkende HeLa-celler men ikke via Cx26 eller Cx32, men dets effekter på elektrisk ledning og fargestoffoverføring via Cx37 og Cx40, de andre store vaskulære connexinene, har ennå ikke blitt vurdert. Imidlertid har vi nylig vist at Cx43 er nødvendig for mediering av EDHF vasodilatasjon av humane subkutane motstandskar.

Vi har nylig vist at rotigaptid ikke forsterker endotelavhengig eller uavhengig arteriell vasodilatasjon i underarmen hos friske frivillige. Imidlertid kan det være en rolle for å potensere gap-kryss under noen omstendigheter. I dyremodeller av hjerteinfarkt hadde de som ble behandlet med rotigaptid signifikant reduserte infarktstørrelser. Endotelial dysfunksjon er sentral i patofysiologien til diabetes og er ansvarlig for de vaskulære komplikasjonene forbundet med denne tilstanden. I dyremodeller for diabetes er redusert ekspresjon av connexiner blitt demonstrert med stump respons på EDHF, noe som tyder på en sammenheng mellom endotelial dysfunksjon og gap junctions.

Endoteldysfunksjon kan etterlignes in vivo med korte perioder med iskemi, noe som resulterer i redusert respons på endotelavhengige vasodilatorer. I underarmens arterielle sirkulasjon vil vi teste hypotesen om at rotigaptid-indusert forbedring av kommunikasjon via gap junctions demper iskemisk endoteldysfunksjon.