CB1/CB2R-unabhängige Signale durch Cannabinoide im Endothel

Endocannabinoide und ihre synthetischen Abkömmlinge besitzen viele physiologische Effekte in unterschiedlichsten Geweben, so auch in Blutgefäßen. An Endothelzellen wirken das Anandamide und N-Arachidonylglycin (NAGly) hauptsächlich über einen noch nicht identifizierten s.g. endothelialen atypischen Cannabinoid Rezeptor, für dessen Existenz einzig Experimente mit Pertussistoxin sprechen. Allerdings lassen jüngste Daten, die eine Pertussistoxin-unabhängige Gefäßrelaxation durch Anadamide und NAGly beschreiben, Zweifel am Konzept des endothelialen atypischen Cannabinoid Rezeptors aufkommen. In Vorarbeiten, konnten in Experimenten mit den in Endothelzellen neu-gefundenen NAGly Rezeptors, GPR18, den bekannten CB Rezeptoren keine überzeugenden Daten erhoben werden während sowohl für Anandamide als auch für NAGly eine Reihe von Rezeptor- unabhänge Effekte an Ionenkanälen und Transportern der Zellmembran gefunden wurden. Diese Studien wurden jedoch in kultivierten Endothelzellen bzw. Endothelzelllinien durchgeführt. Da sich jedoch Endothelzellen in der Kultur stark verändern und bestimmte Rezeptoren verloren gehen (am bekanntesten ist hierbei der sehr rasche Verlust des Azetylcholin-Rezeptors während der Kultur), könnten diese widersprüchlichen Ergebnisse auf die Verwendung kultivierter Zellen zurückzuführen sein. Daher sollen in diesem Projekt die Effekte der Endocannabinoide auf die Ionenströme der Zellmembran von Endothelzellen in intakten Blutgefäßen untersucht werden. In diesen in situ Experimenten soll die Bedeutung der beschriebenen Cannabinoid-Rezeptoren und die erst kürzlich beschriebener s.g. Orphanrezeptoren (z.B. GPR18, GPR119) durch die Verwendung selektiver Aktivatoren und selektiven Expressionsverhinderung der bestimmten Rezeptoren mit siRNA auf die Endocannabinoid-hervorgerufene Ionenleitfähigkeit und Vasorelaxation untersucht werden. Weiters wird die Rolle der Glatten Muskelzellen und von myo-endothelialen Verbindungen bei der physiologischen Wirkung von Endocannabinoideauf intakte Blutgefäße, Zellwachstum und MIgration untersucht werden um mögliche Rezeptor-unabhängie Wirkungen der Endocannabinoide zu untersuchen. Damit sollen die den starken vaskulären Effekten von Endocannabinoiden zugrunde liegenden molekularen Mechanismen aufgeklärt werden und damit eine fundierte Basis zur Untersuchungen zur therapeutischen Nutzbarmachung dieser Mechanismen der Weg bereitet werden.

Es wurde angenommen, dass sich der Typ 3 Cannabinoid-Rezeptor auf der Innenfläche der Gefäßwand befindet, die sehr dünne und flache Zellen, das Endothel, umfasst. Um die molekularen Vorgänge zu verstehen, die für die Erfassung von Cannabinoiden durch Gefäßsystem verantwortlich sind, untersuchten wir die elektrische Signale, welche durch die Öffnung einzelner Ionenkanäle in der Endothelzellmembran nach deren Interaktion mit Cannabinoidmolekülen erzeugt wird. Weiters haben wir auch die Rolle der spezifischen Rezeptoren in diesem Vorgang untersucht. In Endothelzellen haben wir mehrere molekulare Targets für Cannabinoide identifiziert, die direkt die Signalwege in Endothelzellen beeinflussen und die funktionellen Folgen derer Aktivierung bestimmen. Wir fanden heraus, dass die Interaktion vaskulärer Endothelzellen mit dem Endocannabinoid-Anandamid, seinem Derivat N-Arachydonoylglycerin und einem synthetischen Analogon von Phytocannabinoid Cannabidiol abnormalem Cannabidiol kalziumabhängige Kaliumkanäle stimuliert. Die Wirkung schien unabhängig vom Vorhandensein eines spezifischen Rezeptors zu sein und hängt im Wesentlichen vom Cholesterinspiegel in der Zellmembran ab. Die Interaktion von Cannabinoidmolekülen mit dem Endothel führt zur Aktivierung von Na+- und Ca2+-durchlässigen Kanälen, die mit der Stimulation von Ca2+-abhängigen Kaliumkanälen gekoppelt sind. Dadurch hyperpolarisiert löst das Endothel die Vasodilatation aus. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass Cannabinoide in der Lage sind, die Hyperpolarisation der Endothelzellen und die endothelabhängige Gefäßrelaxation verursacht durch Acetylcholin und Histamin durch Hemmung des Na+-Ca2+ -Austauschers zu hemmen. Da diese Effekte unabhängig vom Vorhandensein eines spezifischen Cannabinoidrezeptors sind, unterstützen unsere Studien die Hypothese eines spezifischen nicht-CB1/nicht-CB2 endothelialen Cannabinoidrezeptors, der die Vasodilatation vermittelt und die rezeptorunabhängige Vasodilatation begünstigt, nicht. Selektives Targeting von endothelialen Ionen- Transportsystemen, die an der Cannabinoidsignalisierung beteiligt sind, kann therapeutisch relevant sein, um die positive Wirkung von CB1/CB2-inaktiven Cannabinoiden bei Herz- Kreislauf-Anomalien nachzuahmen.