Rationale

Pulmonale Hypertonie (PH) ist eine pulmonal-vaskuläre Erkrankung, die durch einen chronisch erhöhten pulmonal arteriellen Mitteldruck (PAPmean), einen erhöhten pulmonalen Gefäßwiderstand (PVR) sowie durch rechtsventrikuläre (RV) Dysfunktion und Hypertrophie gekennzeichnet ist. Die Pathogenese ist durch Vasokonstriktion pulmonaler Widerstandsgefäße und pulmonal-vaskuläres Remodeling charakterisiert. Da die über G‑Protein‑gekoppelte‑Rezeptoren aktivierte Phosphatidylinositol-3-Kinase γ (PI3Kγ) in allen an der Pathogenese der PH beteiligten Zellen verstärkt exprimiert wird, könnte PI3Kγ hier eine entscheidende Rolle spielen. So konnte gezeigt werden, dass die katalytische Funktion der PI3Kγ in zahlreichen Prozessen involviert ist, die sowohl für vaskuläres Remodeling als auch maladaptive kardiale Hypertrophie bedeutsam sind, darunter Leukozyten‑Recruitment und Endothelzell (EC)‑Proliferation und –Überleben. Allerdings führt eine Inhibition der nicht-katalytischen PI3Kγ-Funktion zu einer reduzierten Stickstoffmonoxid (NO) Produktion durch die endotheliale NO-Synthase (eNOS), was zu einem erhöhten Gefäßwiderstand führen kann. Ziel unserer Untersuchung war es daher, die Rolle der katalytischen wie nicht-katalytischen Funktionen der PI3Kγ in der Pathogenese der PH zu untersuchen.

Methoden

Die Bedeutung der PI3Kγ für die Pathogenese der PH wurde in vivo mit Hilfe des Hypoxie-induzierten Mausmodells der PH analysiert (21 Tage bei 10% O₂ Hypoxie (HOX)). Dazu wurden PI3Kγ knockout Mäuse (PI3Kγ^-/-), sowie Mäuse mit einer katalytisch inaktiven Form der PI3Kγ (PI3Kγ^KD/KD) untersucht. Um spezifisch die nicht-katalytische Funktion der PI3Kγ zu hemmen, wurden C57BL/6N Mäuse mit einem blocking Peptid über intratracheale Instillation behandelt und im gleichen Modell untersucht. Anschließend wurde der systolische rechtsventrikuläre Druck (RVSP) mit einem Millar-Druckkatheter gemessen, der über die Jugularvene eingeführt wurde. In vitro wurde mittels Western Blotting die Phosphorylierung von eNOS (Ser1177) in pulmonalen ECs aus Wildtyp (WT), PI3Kγ^-/- und PI3Kγ^KD/KD Mäusen untersucht.

Ergebnisse

PI3Kγ^-/--Mäuse zeigten nach dreiwöchiger Hypoxie einen im Vergleich zu WT Kontrollen signifikant erhöhten RVSP (HOX WT 31,57±1,32mmHg vs. HOX PI3Kγ^-/- 35,17±1,62mmHg; p=0,0023; n≥4). Auch in den PI3Kγ^KD/KD und den mit einem blocking Peptid behandelten Mäusen wurde ein signifikanter Anstieg des RVSP detektiert (HOX WT 34,67±2,02mmHg vs. HOX PI3Kγ^KD/KD 37,95±1,39mmHg; p=0,0228; n≥5 und HOX Vehikel 34,19±2,74mmHg vs. HOX blocking Peptid 37,61±2,46mmHg; p=0,0111; n≥9). Die Herzfrequenz, sowie der systemische Blutdruck blieben dabei unverändert. Unter normoxischen Bedingungen konnte kein Unterschied des RVSP der einzelnen Gruppen gemessen werden. Im Western Blot konnte interessanterweise eine reduzierte Phosphorylierung der eNOS nach Stimulation mit fetalem Kälberserum in PI3Kγ^-/- ECs im Vergleich zu WT und PI3Kγ^KD/KD detektiert werden.

Schlussfolgerung
Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass sowohl die katalytische, als auch die nicht-katalytische Inaktivierung der PI3Kγ in vivo nicht der Pathogenese der PH entgegenwirken, sondern umgekehrt verstärken. Dabei könnte die reduzierte Phosphorylierung der eNOS eine entscheidende Rolle spielen, die zu einer erhöhten Vasokonstriktion führen kann. Die genauen Mechanismen werden zukünftig analysiert.