Gap Junction Potentiation av endotelfunktion med rotigaptide

BAKGRUND Endotelet spelar en central roll i kontrollen av vaskulär tonus och är ansvarig för den lokala frisättningen av profibrinolytiska faktorer. Kväveoxid (NO), den ursprungliga endotelhärledda avslappningsfaktorn, och prostacyklin (PGI2) har nu karaktäriserats väl. Belysandet av deras roller i vaskulär fysiologi och patofysiologi har varit grundläggande för de senaste framstegen inom behandling och förebyggande av många hjärt-kärlsjukdomar. Även om dessa faktorer är av stor betydelse, pekar bevis på att det finns en tredje kraftfull vasodilator som kallas endothelium-derived hyperpolarising factor (EDHF).

Endotelberoende vasodilatation -

Efter blockad av både NO och PGI2 observeras fortfarande en betydande grad av endotelberoende vasodilatation och tillskrivs EDHF. Trots nästan två decennier av forskning och debatt är den exakta karaktären av EDHF och dess verkningsmekanism fortfarande oklart. Konsekvent är EDHF:s roll som vasodilator mest framträdande i de mindre motståndsartärerna som är ansvariga för kontrollen av systemiskt blodtryck och lokal organperfusion. Förutom dess inblandning i fysiologiska processer, kan förändringar i EDHF-aktivitet bidra till de vaskulära effekterna av den myriad av tillstånd som antingen orsakas av, eller resulterar i, endotelial dysfunktion. Emellertid har bristen på förståelse för EDHF uteslutit dess direkta manipulation som ett specifikt terapeutiskt mål.

Endogen fibrinolys -

Förutom dess funktion vid kontroll av vaskulär tonus, finns det bevis som tyder på att EDHF kan vara ansvarig för endotelfrisättningen av den pro-fibrinolytiska faktorn, vävnadstyp plasminogenaktivator (t-PA).

Trombbildning och upplösning är en kontinuerlig process i kärlsystemet och regleras av dynamiska interaktioner mellan pro-koagulanta och pro-fibrinolytiska faktorer. Endogen fibrinolys bestäms av den relativa balansen mellan den akuta lokala frisättningen av t-PA från endotelet och dess efterföljande hämning av plasmaplasminogenaktivatorinhibitor typ 1 (PAI-1). I närvaro av en obalans i det fibrinolytiska systemet kan subkliniska mikrotrombi på ytan av aterosklerotiska plack föröka sig och i slutändan leda till arteriell ocklusion och vävnadsinfarkt.

Mekanismerna via vilka t-PA-frisättning medieras är ofullständigt förstådda. Bradykinin, en endogen endotelberoende vasodilator, orsakar endotelfrisättning av t-PA. Brown et al har emellertid visat att inhibering av prostacyklin- och kväveoxidsyntes inte minskar bradykininförmedlad endotelial t-PA-frisättning i den mänskliga underarmen. Därför föreslår de att EDHF är ansvarig för endotelfrisättningen av t-PA men hittills har denna hypotes inte behandlats tillräckligt.

Gap Junctions -

Gap junctions finns vid punkter med cell-cellkontakt där de bildar en vattenhaltig por genom vilken små hydrofila molekyler och jonladdning kan passera. Varje gap junction omfattar två hemichannels, eller connexoner som är sammansatta av sex connexin (Cx) subenheter. Även om varje connexon kan vara sammansatt av en blandning av connexinsubtyper, är Cx37, Cx40 och Cx43 särskilt associerade med däggdjursendotel och vaskulär glatt muskulatur.

Argumenten för en central roll för gap junctions i EDHF-fenomenet har stärkts. Gap junction plack är mest förekommande i små motståndsartärer och deras fördelning är proportionell mot storleken på det EDHF-medierade svaret. Dessa topografiska data har extrapolerats för att argumentera för en direkt koppling mellan gap junctions och EDHF. Dessutom ger murina knockout-modeller direkta bevis för rollen av gap junctions och specifika connexiner i kontrollen av vaskulär tonus.

Potentiering av kommunikation via Gap Junctions -

Rotigaptide (ZP-123) är en ny hexapeptid (Ac-D-Tyr-D-Pro-D-Hyp-Gly-D-Ala-Gly-NH2), ursprungligen utvecklad som ett antiarytmiskt medel och har nu säkert administrerats till friska människor som en sex dagars kontinuerlig infusion på upp till 20 mg (0,30 mmol) per dag och befinner sig nu i kliniska fas II-prövningar. Det har visat sig främja elektrisk koppling mellan ventrikulära myocyter genom att öka gap junction-konduktansen potentiellt via förändringar i fosforyleringsstatusen för Cx43 och det ökar antalet gap-junctions i det ischemiska myokardiet. Det potentierar gap junction-medierad färgöverföring via Cx43-uttryckande HeLa-celler men inte via Cx26 eller Cx32 men dess effekter på elektrisk ledning och färgöverföring via Cx37 och Cx40, de andra stora vaskulära konnexinerna, har ännu inte utvärderats. Vi har dock nyligen visat att Cx43 krävs för förmedling av EDHF-vasodilatation av humana subkutana motståndskärl.

Vi har nyligen visat att rotigaptid inte förstärker endotelberoende eller oberoende arteriell vasodilatation i underarmen hos friska frivilliga. Det kan dock finnas en roll för att potentiera gap junctions under vissa omständigheter. I djurmodeller av hjärtinfarkt hade de som behandlats med rotigaptid signifikant minskade infarktstorlekar. Endotelial dysfunktion är central för patofysiologin för diabetes och är ansvarig för de vaskulära komplikationer som är förknippade med detta tillstånd. I djurmodeller för diabetes har reducerat uttryck av connexiner visats med trubbigt svar på EDHF, vilket tyder på en koppling mellan endotelial dysfunktion och gap junctions.

Endoteldysfunktion kan efterliknas in vivo med korta perioder av ischemi, vilket resulterar i ett minskat svar på endotelberoende vasodilatorer. I underarmens arteriella cirkulation kommer vi att testa hypotesen att rotigaptid-inducerad förbättring av kommunikationen via gap junctions dämpar ischemisk endoteldysfunktion.