Rationale:

Die pulmonale arterielle Hypertonie (PAH) ist eine vaskuläre Erkrankung, die durch eine chronische Erhöhung des pulmonalen vaskulären Widerstands (PVR), pulmonal arteriellen Drucks (PAP) und eine rechtsventrikuläre (RV) Hypertrophie gekennzeichnet ist. Eine verstärkte Aktivierung Rezeptor Tyrosin-Kinase (RTK) vermittelter Signalwege führt unter anderem zu einer erhöhten Proliferation, Migration und Apoptoseresistenz pulmonaler glatter Gefäßmuskelzellen (PASMCs) und damit zu vaskulären Umbauprozessen (vaskuläres Remodeling). Wir konnten die katalytische Untereinheit p110α der Phosphatidylinositol-3-Kinase als Schlüsselenzym für diese Prozesse identifizierten und zeigen, dass sowohl eine genetische Ablation von p110α in SMCs als auch eine pharmakologische Inhibition experimentelle PH verhindern kann.  Hier wurden die Effekte des oral bioverfügbaren p110α selektiven PI3K Inhibitors BYL719 auf die RTK vermittelte Proliferation, Chemotaxis und Apoptose von PASMCs, sowie die Effekte im Hypoxie-induzierten Maus- als auch im Sugen/Hypoxie (SuHx)-induzierten Rattenmodell der PH untersucht.

Methoden:

Humane und murine PASMCs wurden mit verschiedenen Konzentrationen von BYL719 vorbehandelt und anschließend mit einer Mischung verschiedener Wachstumsfaktoren (PDGF [30ng/ml], EGF [0,5ng/ml], bFGF [2ng/ml], Insulin [0,5ng/ml], und FBS [5%]) stimuliert. Proliferation und Apoptose wurden mittels eines BrdU-Inkorporations- und eines Zytotoxizität-ELISA-Assay (Roche) untersucht. Chemotaxis wurde mittels modifizierter Boyden-Kammern quantifiziert. Adulte männliche BL/6 Mäuse wurden für 21 Tage unter Hypoxie (10% O₂) gehalten und währenddessen mit BYL719 (50mg/kg KG) bzw. Vehikel behandelt. Außerdem wurde ein therapeutischer Ansatz mittels männlicher adulter Sprague Dawley Ratten im SuHx Modell untersucht, welche nach einer drei wöchigen Hypoxie-Phase für 2 Wochen mit BYL719 (20 mg/kg KG) bzw. Vehikel behandelt wurden. Der RV Druck (RVSP) wurde mit Hilfe eines Millar® bzw. flüssigkeitsgefüllten Katheters gemessen. Die RV Hypertrophie ist als Quotient der Gewichte des RVs zu LV + Septum (RV/(LV+S)) dargestellt.

Ergebnisse:

Die Wachstumsfaktor-induzierte Proliferation, Chemotaxis und Apotoseresistenz der PASMCs wurde bei allen drei Spezies konzentrationsabhängig und signifikant durch BYL719 inhibiert. Die Hypoxie-Exposition führte zu einem Anstieg des RVSP (24.5±0.95 zu 35.2±1,28 mmHg) und zur Ausbildung einer rechtsventrikulären Hypertrophie (RV/LV+S 0.24±0.01 zu 0.37±0.073), welche durch die Behandlung mit BYL719 signifikant reduziert wurden (RVSP 31.4±0.53 mmHg; RV/LV+S 0.31±0.01) (p<0.05). Außerdem führte SuHx zu einem drastischen Anstieg des RVSP (129.2 ± 5.4 mmHg) sowie zu einer ausgeprägten RV Hypertrophie (RV/(LV+S): 0,86 ± 0,04), welche durch die therapeutische BYL719 Behandlung signifikant reduziert wurden (102.0 ± 6.1 mmHg bzw. 0,64 ± 0,03).

Schlussfolgerung:

Diese Ergebnisse zeigen, dass die Inhibition von p110α mittels des oral bioverfügbaren, selektiven PI3K-Inhibitors BYL719 sowohl Wachstumsfaktor-vermittelte pathologische Prozesse in PASMCs in vitro, als auch die Hypoxie-induzierte (Maus) und bereits etablierte SuHx-induzierte PH (Ratte) signifikant reduziert. Somit repräsentiert die Inhibition von p110α mittels BYL719 eine vielversprechende neue Strategie zur Behandlung der PAH.