Verlust von GRB2-assoziiertem Bindungsprotein 1 bei Arteriosklerose obliterans fördert zelluläre Autophagie
Arteriosklerose obliterans (ASO) ist eine weitverbreitete periphere arteriosklerotische Gefäßerkrankung und eine Hauptursache für den Verlust von Gliedmaßen bei Erwachsenen weltweit. Die Erkrankung ist durch eine Verengung und Verhärtung der Arterien gekennzeichnet, die zu reduzierter Durchblutung und schweren Komplikationen wie chronischer Extremitätenischämie, intermittierender Claudicatio, Ruheschmerz und nicht heilenden ischämischen Ulzera führt. Trotz Fortschritten in Therapieansätzen wie Bypass-Operationen und endovaskulären Interventionen bleiben hohe Restenoseraten nach Behandlung eine bedeutende Herausforderung für die Langzeitheilung. Die molekularen Mechanismen der ASO-Progression sind nicht vollständig verstanden, jedoch haben jüngste Studien die Rolle der Autophagie in vaskulären Endothelzellen (VECs) als Mitverursacher hervorgehoben. Diese Studie untersucht die Funktion von GRB2-assoziiertem Bindungsprotein 1 (GAB1) bei der Regulation der VEC-Autophagie und deren Implikationen für den ASO-Verlauf.
Autophagie ist ein kataboler Prozess, der zytoplasmatische Komponenten im Lysosom abbaut und eine zentrale Rolle in der zellulären Homöostase und Stressantwort spielt. In VECs wurde Autophagie als Beitrag zur ASO-Progression beobachtet. Dysregulation der Autophagie ist mit verschiedenen humanen Erkrankungen assoziiert, darunter neurodegenerative Erkrankungen, Krebs und kardiovaskuläre Erkrankungen. Die Studie analysiert die molekularen Mechanismen der VEC-Autophagie unter Fokussierung auf GAB1, ein Schlüsseladaptorprotein der Insulin-growth-factor-1-Rezeptor (IGF-1R)-Signalgebung.
Die Studie kombinierte in vivo– und in vitro-Ansätze, um den Zusammenhang zwischen GAB1-Verlust und ASO zu untersuchen. Histologische Analysen zeigten, dass die GAB1-Expression in der sklerotischen Gefäßintima von ASO-Patienten im Vergleich zu gesundem Gewebe signifikant reduziert war. Die mRNA-Expression von GAB1 war um 76 % verringert (1,00 vs. 0,24; t = 7,41; P < 0,05), die Proteinexpression um 71 % (0,72 vs. 0,21; t = 5,97; P < 0,05). Immunfluoreszenzanalysen bestätigten, dass der GAB1-Verlust primär in der ASO-Gefäßintima auftrat.
Die Rolle der Autophagie in der ASO-Progression wurde ebenfalls untersucht. Der Autophagie-Repressor p62 war in der ASO-Intima signifikant herunterreguliert (0,80 vs. 0,20; t = 6,43; P < 0,05). Zudem war LC3II, ein Marker für Autophagosomen, in der Endothelschicht der ASO-Intima deutlich erhöht, was auf gesteigerte Autophagie in ASO-VECs hinweist. Diese Befunde legen nahe, dass der GAB1-Verlust in der Gefäßintima eng mit VEC-Autophagie und ASO-Progression verbunden ist.
In Funktionsanalysen mit humanen endothelen Nabelvenenzellen (HUVECs) führte GAB1-Knockdown zu einem deutlichen Anstieg von LC3II (1,19 vs. 0,68; t = 5,99; P < 0,05), während GAB1-Überexpression LC3II reduzierte (0,41 vs. 0,93; t = 7,12; P < 0,05). Dies unterstreicht die hemmende Rolle von GAB1 in der VEC-Autophagie.
Die Studie untersuchte weiterhin downstream-Signalwege der GAB1-vermittelten Autophagie. Die Phosphorylierungsniveaus von JNK und p38 korrelierten mit GAB1-Expression. In der ASO-Intima waren JNK- und p38-Phosphorylierung im Vergleich zu Kontrollen erhöht (0,54 vs. 2,67; t = 16,3; P < 0,05). Der JNK-Inhibitor SP600215 induzierte p62-Hochregulation unter Normalbedingungen, HBSS- und BAF+HBSS-Bedingungen (0,72 vs. 1,01; 0,56 vs. 0,73; 0,71 vs. 0,82), was auf eine JNK-abhängige Aktivierung basaler Autophagie und autophagischen Flusses hindeutet. Der p38-Inhibitor SB203580 reduzierte Autophagie unter Basalbedingungen durch p62-Anstieg (0,70 vs. 1,38), zeigte jedoch keinen Effekt auf den autophagischen Fluss (0,94 vs. 0,92), was auf eine kontextspezifische Rolle von p38 hinweist.
Die Ergebnisse legen nahe, dass GAB1-Verlust über JNK/p38-Signalwege die VEC-Autophagie fördert und somit die ASO-Progression vorantreibt. GAB1 und assoziierte Signalwege stellen potenzielle therapeutische Angriffspunkte dar. Die Studie liefert neue Einblicke in die molekulare Pathogenese der ASO und unterstreicht die Bedeutung der Autophagie-Regulation in Endothelzellen.
Zusammenfassend demonstriert diese Studie, dass der GAB1-Verlust bei ASO-Patienten die VEC-Autophagie steigert und zur Krankheitsprogression beiträgt. Die gezielte Modulation von GAB1 und seinen Signalwegen könnte innovative Therapieansätze für ASO ermöglichen. Weitere Forschung ist erforderlich, um die detaillierten Mechanismen der GAB1-vermittelten Autophagie-Kontrolle zu entschlüsseln und daraus abgeleitete Therapiestrategien zu entwickeln.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001255