Beeinträchtigung des TRPC1-BK-Komplexes in Koronararterien diabetischer Ratten
Diabetes mellitus (DM) ist eine chronische Erkrankung, die erhebliche Risiken für die menschliche Gesundheit darstellt und zu zahlreichen Komplikationen führen kann. Unter diesen ist die koronare Herzkrankheit eine der schwerwiegendsten Komplikationen bei Diabetikern. Aktuelle Erkenntnisse legen nahe, dass die Pathophysiologie diabetischer Koronarerkrankungen eng mit der Dysfunktion von Ionenkanälen in glatten Gefäßmuskelzellen (SMCs) der Koronararterien zusammenhängt. Das Verständnis der zugrundeliegenden ionischen Mechanismen ist daher von entscheidender klinischer Bedeutung.
Zwei Schlüsselionenkanäle in Koronararterien-SMCs sind die Transient-Receptor-Potential-C(TRPC)-Kanäle und die Kalzium-aktivierten Kaliumkanäle mit großer Leitfähigkeit (BK-Kanäle). Der TRPC1-Kanal, ein Mitglied der TRP-Kationenkanalfamilie, ist weit verbreitet in vaskulären SMCs. Eine Kalziumdepletion im sarkoplasmatischen Retikulum induziert die Öffnung von TRPC1-Kanälen, was zu Kalziumeinstrom, Zelldepolarisation und Vasokonstriktion führt. Der BK-Kanal, ebenfalls in vaskulären SMCs vorhanden, reagiert auf Depolarisation der Zellmembran oder erhöhte zytosolische Kalziumkonzentrationen durch Öffnung, was zu Hyperpolarisation und anschließender Gefäßrelaxation führt. Es wurde berichtet, dass TRPC1- und BK-Kanäle in Rattenaorten-SMCs physikalisch assoziiert sind. In dieser Studie wurde bestätigt, dass TRPC1- und BK-Kanäle einen Komplex in normalen Rattenkoronararterien-SMCs bilden. Dieser Komplex spielt eine Rolle bei erhöhtem Kalziumeinstrom und reduzierter BK-Kanalaktivität, was zu Veränderungen der vaskulären Reaktivität führt. Diese Befunde deuten darauf hin, dass eine Dysfunktion des TRPC1-BK-Komplexes an der Entstehung koronarer Erkrankungen bei Diabetes beteiligt sein könnte.
Zur Untersuchung wurden streptozotocin-induzierte diabetische Ratten 8 Wochen nach Hyperglykämie-Eintritt getötet. Mittels Co-Immunpräzipitation wurde die Ko-Lokalisierung von TRPC1 und BK-Kanälen in Koronararterien analysiert. Immunoblot-Experimente zeigten eine einzelne BK-α-Proteinbande in Anti-TRPC1-Antikörper-Präzipitaten aus Koronararterienlysaten. Ebenso wurden TRPC1-Proteine in Anti-BK-α-Antikörper-Präzipitaten nachgewiesen. Die Quantifizierung der Immunpräzipitations-Intensitäten war zwischen Kontroll- und Diabetikergruppen ähnlich. Doppelfärbungs-Immunfluoreszenzexperimente bestätigten die Ko-Lokalisierung beider Kanäle in diabetischen Koronararterien-SMCs. Dies weist auf eine physikalische Assoziation von TRPC1 und BK-Kanälen in diabetischen und normalen SMCs hin.
Die Expression von TRPC1 und BK-Kanälen in diabetischen Koronararterien wurde ebenfalls untersucht. Die Protein- und mRNA-Expression von TRPC1 war in der Diabetikergruppe signifikant erhöht. Während die BK-α-Subunitexpression zwischen den Gruppen ähnlich blieb, war die BK-β1-Subunitexpression bei Diabetes signifikant reduziert.
Die zytosolische Kalziumkonzentration wurde vor und nach Inkubation mit SKF96365 (einem TRPC1-Blocker) mittels Fura-2/AM gemessen. Nach Depletion des endoplasmatischen Retikulums durch Thapsigargin in kalziumfreiem Puffer führte die Zugabe von extrazellulärem Kalzium zu einem stärkeren Anstieg des intrazellulären Kalziums in diabetischen SMCs, der durch SKF96365 gehemmt wurde.
Die Aufzeichnung der Kaliumströme zeigte, dass die IBTX-sensitiven BK-Kanalstromdichten in diabetischen SMCs reduziert waren. Im Gegensatz dazu führte die Aktivierung durch NS1619 (ein BK-Kanalagonist) zu höheren Stromdichten in diabetischen SMCs.
Vaskuläre Spannungsmessungen unter Endothelin-1 (ET-1) zeigten keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Die Kontraktion durch IBTX war bei Diabetes verstärkt, während die durch NS1619 und SKF96365 induzierte Vasodilatation reduziert bzw. erhöht war. Diese Daten bestätigen, dass die Dysfunktion des TRPC1-BK-Komplexes zu gestörter Vasorelaxation und Vasokonstriktion in diabetischen Koronararterien beiträgt.
Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass (1) der TRPC1-BK-Komplex in diabetischen Koronararterien-SMCs erhalten bleibt, (2) seine Expression durch TRPC1-Überexpression und BK-β1-Herunterregulation dysreguliert ist und (3) die daraus resultierende Kalziumsignaling-Dysfunktion und veränderte BK-Kanalaktivität die koronare Dysfunktion bei Diabetes vermitteln. Diese Erkenntnisse unterstreichen die pathophysiologische Relevanz des TRPC1-BK-Komplexes für diabetische kardiovaskuläre Komplikationen.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001904