Kurzfassung

Studiensynopsis: In der Studie wird der Pathomechanismus der Bio-Aktivierung von Nitraten sowie die Entwicklung einer Nitrattoleranz in menschlichen Blutgefäßen untersucht. Als Untersuchungsmaterial dient überschüssiges Gefäßgewebe aus Bypass-Operationen (Arteria mammaria, Vena saphena), das ansonsten entsorgt würde.
Hintergrund: Organische Nitrate (Nitroglyzerin [NTG] oder Pentaerythrityltetranitrat [PETN]) werden seit über 100 Jahren in der Therapie kardiovaskulärer Erkrankungen, im...Studiensynopsis: In der Studie wird der Pathomechanismus der Bio-Aktivierung von Nitraten sowie die Entwicklung einer Nitrattoleranz in menschlichen Blutgefäßen untersucht. Als Untersuchungsmaterial dient überschüssiges Gefäßgewebe aus Bypass-Operationen (Arteria mammaria, Vena saphena), das ansonsten entsorgt würde.
Hintergrund: Organische Nitrate (Nitroglyzerin [NTG] oder Pentaerythrityltetranitrat [PETN]) werden seit über 100 Jahren in der Therapie kardiovaskulärer Erkrankungen, im besonderen der Angina pectoris, eingesetzt. Erst vor kurzem dagegen wurde der genaue Wirkmechanismus aufgedeckt: Organische Nitrate werden in den Mitochondrien durch die mitochondriale Aldehyddehydrogenase (ALDH-2) enzymatisch zu Stickstoffmonoxid (NO) biotransformiert (Chen et al, PNAS 2002). NO ist der wichtigste Vasodilatator, der auch endogen im Endothel gebildet wird und eine gefäßprotektive Wirkung besitzt. Leider zeigen die meisten Nitrate den unerwünschten Nebeneffekt, dass sie einer raschen Toleranz-Entwicklung, d.h. einem verminderten Ansprechen der Gefäße, unterliegen, die mit einer Endotheldysfunktion einhergeht ( der sog. „Kreuztoleranz“). Unsere Arbeitsgruppe unterstützt diesbezüglich das sog. „oxidatives Streß Konzept“ (Münzel et al, JCI 1995), das besagt, dass reaktive Sauerstoffspezies (z.B. Superoxid), die bei chronischer Nitratbehandlung entstehen, mit Stickstoffmonoxid (NO) reagieren und so die Bioverfügbarkeit dieses Vasodilatators verringern. Desweiteren inaktivieren sie direkt die ALDH-2 sowie weitere Enzyme der NO-Signaltransduktions-Kaskade (z.B. sGC, cGK-I). Hierdurch verringert sich die Bioverfügbarkeit von NO, das im glatten Gefäßmuskel eine Relaxation hervorrufen kann.
Ziel: Nachdem unserer Arbeitsgruppe dieses Konzept detailliert im Tiermodell bestätigen konnte (Sydow et al, JCI 2004; Daiber et al, Mol. Pharmacol. 2004) ist eine Verifizierung dieser Hypothese in humanem Gewebe von klinischem Interesse. Ziel des Projektes ist die Untersuchung der ALDH-2 abhängigen Bioaktivierung des Nitrats Nitroglyzerin [NTG]. Da sich die Wirkung von Nitroglyzerin in verschiedenen Gefäßsystemen stark unterscheidet, werden verschiedenen Gefäßtypen (A. mammaria, V. saphena), die als Material für koronare Bypass-Operationen verwandt werden, in die Studie miteinbezogen. Es wird untersucht, ob sich die Toleranzneigung von NTG durch eine gestörte Biotransformation der ALDH-2 in diesen Gefäßsystemen erklären lässt.
Methoden: Überschüssiges Gewebe wird im Rahmen von koronaren Bypass-Operationen erhalten (Arteria mammaria, Vena saphena). Die Patienten werden retrospektiv zwei Gruppen zugeteilt:
1. Kontrollgruppe: Patienten, die nicht mit Nitraten vorbehandelt sind.
2. NTG-Gruppe: Patienten, die zum Zeitpunkt der Operation mit Nitraten intravenös behandelt werden.
Patienten mit einer oralen Nitratbehandlung oder einer intravenösen Nitratbehandlung, die weniger als 24 Stunden vor Operation andauerte, wurden nicht in die Studie aufgenommen. Die jeweilige Behandlung erfolgte nach klinischen Gesichtspunkten. Da es sich beim Gewebe aus Bypass Operationen meist um stark geschädigte Gefäße handelt, unterliegen die Messungen großen Schwankungen. Entsprechend wird eine hohe Proben-Anzahl benötigt, um statistisch signifikante Aussagen machen zu können. Eine Anzahl von ca. 20 Patienten pro Gruppe wird angestrebt. Die Ausprägung der Nitrat-/ Kreuz-Toleranz wird mittels der Relaxation der Gefäße auf Acetylcholin (ACh) und NTG wird im Organbad bestimmt. Die ALDH-2 Aktivität wird über die Umwandlung von Benzaldehyd zu Benzoesäure mittels HPLC untersucht. Zur Überprüfung der Beteiligung der ALDH-2 an der Bioaktivierung von NTG/PETN sollen Segmente der Gefäße in vitro mit dem ALDH-2 Inhibitor Benomyl inkubiert werden. Anschließend wird die ALDH-2 Aktivität und die NTG -abhängige Relaxation wie oben beschrieben gemessen. Zur Überprüfung des oxidativen Stress Konzepts werden Segmente der Gefäße in vitro mit Antioxidantien inkubiert (DTT), um zu überprüfen, ob eine oxidative Inhibition der ALDH-2 reversibel ist.
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