Menschliche kardiale mikro- und makrovaskuläre Endothelzellen zeigen ein unterschiedliches Expressionsmuster von Adhäsionsmolekülen und reagieren unterschiedlich auf oxidierte LDL

Summary

While the cellular mechanisms of atherosclerosis have been intensively studied, the mechanisms leading to preferential localization of atherosclerotic lesions are less well understood. To further define these mechanisms, endothelial cells from coronary arteries, i.e., vessels with frequent atheroscleritic lesions, were isolated and grown in vitro. In order to compare the reactions of both cell types, endothelial cells derived from microvessels of human hearts were isolated and cultured under identical conditions. Incubation of endothelial cells with oxidized LDL (75 μg/ml protein) induced a significant increase in PAI-1 activity (182%, p < 0.05) in coronary macrovascular endothelial cells. This stimulatory effect of ox-LDL was less significant in microvascular endothelial cells (144%, p < 0.05). n-LDL did not influence secreted PAI-1 activity. Stimulation with angiotensin II induced expression of E-selectin more effectively in coronary macrovascular than in microvascular endothelial cells. In addition, angiotensin II-induced E-selectin espression led to incresed E-selectin-dependent adhesion of HL60 cells to coronary macrovascular endothelial cells under flow conditions, while only little effect was observed with cardiac microvascular endothelial cells. In contrast, L-selectin-dependent adhesion, which has been shown to play an important role in inflammatory reactions, was preferentially observed in cardiac microvascular endothelial cells and could only be stimulated with TNFα, not by angiotensin II. Therefore, these cellular differences may in part explain specific properties of cardiac endothelial cells: Such that atherosclerotic lesions are localized in macrovascular vessel segments, whereas inflammatory responses are predominantly found in the microvasculature.

Zusammenfassung

Während die zellulären Mechanismen der Pathogenese der Arteriosklerose intensiv untersucht worden sind, ist über die Mechanismen, die zu einer bevorzugten Lokalisation arteriosklerotischer Läsionen in bestimmten Gefäßarealen führen, weniger bekannt. Zur Untersuchung dieser Mechanismen wurden Endothelzellen aus menschlichen Koronararterien, einem Gefäßbereich, in dem häufig arteriosklerotische Läsionen beobachtet werden, isoliert und kultiviert. Endothelzellen der Mikrozirkulation menschlicher Herzen wurden unter gleichen Bedingungen kultiviert und die Reaktion beider Zellarten verglichen. Inkubation der Zellen mit den in bezug auf die Bildung arteriosklerotischer Plaques besonders pathogenen oxidierten LDL induzierte in makrovaskulären koronaren Endothelzellen eine stärkere Zunahme der PAI-1-Aktivität (182%, p < 0,05) als in mikrovaskulären Zellen (144%, p < 0,05), während nichtoxidierte n-LDL die sezernierte PAI-1-Aktivität nicht beeinflußten. Nach Stimulation mit Angiotensin II (10^-11–10^-5M) zeigte sich auf makrovaskulären koronaren Endothelzellen eine stärkere Expression des Adhäsionsmoleküls E-Selectin als auf mikrovaskulären Endothelzellen. Die Angiotensin-II-induzierte E-Selectin-Expression führte in vitro auch funktionell zu einer erhöhten Adhäsion von HL60-Zellen unter Flußbedingungen. Dagegen wurde die für die Leukozytenrekrutierung im Rahmen inflammatorischer Reaktionen wichtige L-Selectin-abhängige Adhäsion von Angiotensin II nicht induziert. Stimulation mit TNFα führte überwiegend an mikrovaskulären Endothelzellen zum Auftreten einer L-Selectin-abhängigen Adhäsion. Die unterschiedliche Reaktion mikro- und makrovaskulärer kardialer Endothelzellen bietet eine Möglichkeit, zellspezifische Differenzierung und präferentielle Lokalisation arteriosklerotischer Läsionen in makrovaskulären Gefäßbereichen einerseits und das Auftreten entzündlicher Reaktionen im Bereich der Mikrozirkulation andererseits zu erklären.