Mechanisms of stretch-induced growth and contractile differentiation in vascular smooth muscle

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Blodkärlens glatta muskulatur kan anpassa sig till ett ökat tryck genom omstrukturering och hypertrofi, vilket ofta ses hos patienter med hypertoni. De molekylära mekanismerna som ger upphov till dessa effekter är inte fullständigt klarlagda. Vi har därför utvecklat en modell för att undersöka effekterna av tryck (sträckning av kärlväggen) på kärlpreparat från portaven från mus eller råtta. Kärlen odlades under sträckning i 1-3 dagar genom att en vikt hängdes i ena änden av preparatet. Därefter studerades den glatta muskulaturens morfologi, funktion och biokemiska sammansättning. Resultaten visar att sträckning av kärlväggen under odlingstiden ger upphov till en ökad kontraktilitet, vävnadsvikt, protein- och DNA-syntes jämfört med kärl som odlats utan belastning. Dessa effekter beror bland annat på autokrin frisättning av angiotensin II och endotelin-1 samt aktivering av MAP-kinaskaskaden (ERK 1/2). Kolesterolrika domäner i cellmembranet, caveolae, är involverade i den sträckkänsliga signalering som medierar tillväxt av kärlmuskulaturen. Extraktion av kolesterol ändrar strukturen hos caveolae och hämmar sträckkänslig tillväxt och ERK-aktivering, liksom svaret på endotelin-1 men ej på angiotensin-II. Den sträckkänsliga tillväxten är även beroende av aktivering av ytterligare en intracellulär signalväg som aktiveras av RhoA. Genom inhibering av RhoA och Rho-kinas reducerades den sträckkänsliga tillväxten i vena porta. Inhibering av aktinpolymerisering, som regleras av RhoA, gav liknande effekter. Proteinsyntes i kärlmuskulaturen analyserades med hjälp av gelelektrofores och autoradiografi, vilket visade att sträckning ökar syntesen av kontraktila proteiner. Exempel på dessa är a- och g-aktin samt de aktinassocierade proteinerna tropomyosin, calponin och SM22a. Den sträckberoende syntesen av aktin och SM22a minskade vid blockering av RhoA och ERK 1/2, ett protein i MAP-kinas kaskaden, och angiotensin receptorn. Blockering av Rho-kinas hade dock ingen effekt. Dessa resultat visar att sträckning bevarar cellerna i den kontraktila fenotyp som är karakteristisk för den normala kärlväggen. Detta motverkar modulering mot en syntetisk fenotyp, med ökad tendens till proliferation och minskad kontraktilitet, som ses vid kärlskador och tidig atheroskleros. Funktionen hos SM22a är hittills okänd men resultat från försök på portaven och resistenskärl från SM22a knockout möss påvisade en reducerad kontraktilitet och ett lägre aktininnehåll än hos normala kontrollmöss. Detta indikerar att SM22a är viktigt för aktinfilamentens struktur och funktion. Den sträckkänsliga proteinsyntesen var dock oförändrad hos knockout mössen. Sammanfattningsvis stimulerar sträckning av kärlväggens glatta muskulatur tillväxt och differentiering genom interaktioner mellan flera signalvägar som stimuleras av endogena tillväxtfaktorer och inkluderar förändringar i cellernas cytoskelett.