Die M2-Rezeptor-vermittelte Bronchokonstriktion der Maus ist Caveolae-gekoppelt

Einleitung: Die M2-Rezeptor-vermittelte Bronchokonstriktion der Maus ist Caveolae-gekoppelt. Die Acetylcholin-induzierte Kontraktion der bronchialen glatten Muskulatur wird durch die muskarinischen Rezeptor-Subtypen 2 (M2R) und 3 (M3R) vermittelt. Asthma und COPD sind mit bronchialer Hyperreagibilität und einer Fehlfunktion des M2R assoziiert [Coulson und Fryer, 2003; Kadota et al., 2001]. Daher ist das Verständnis der Regulation des M2R-Signalwegs von therapeutischem Interesse. In vorherigen Arbeiten haben wir das Vorkommen von Caveolin (Cav)-1 und -3 und die Assoziation von Cav-3 mit dem M2R in der Bronchialmuskulatur gezeigt. Caveoline, die Strukturproteine der Caveolae, spielen eine Rolle bei der Regulation der cholinergen Kontraktion der glatten Muskulatur der Harnblase [Lai et al., 2004].

Methoden: Um die funktionelle Bedeutung der Caveolae/Cav bei der Regulation der muskarinischen Bronchokonstriktion aufzuklären, wurden lebende Lungenschnitte von M3R-defizienten (M3R–/–) und Wildtyp (M3R+/+) Mäusen mittels Videomorphometrie untersucht. Agonist-induzierte Kontraktionen wurden sowohl vor als auch nach Zerstörung der Caveolae durch beta-Methyl-Cyclodextrin (MCD) oder korrespondierender Behandlung mit dem Vehikel untersucht.

Die Effektivität der MCD-Behandlung wurde bestätigt 1) ultrastrukturell durch das Fehlen von Caveolae an der Zelloberfläche und 2) funktionell durch das Fehlen einer kontraktilen Antwort auf 10µM Serotonin. Die Expression von M2R- and M3R-mRNA in der Lunge wurde mittels real-time RT-PCR quantifiziert. Beispieltext.

Ergebnisse und Diskussion: Durch 10µM Muskarin wurde das bronchiale Lumen in M3R+/+ Mäusen auf 40,9% der initialen Fläche reduziert und in M3R–/– Mäusen auf 61,8% (p=0.014). Nach Zerstörung der Caveolae war die kontraktile Antwort auf Muskarin in M3R+/+ Tieren auf 76,5% verringert und in M3R–/– Mäusen komplett aufgehoben, wodurch die Kopplung des M2R-Signalwegs an Caveolae klar gezeigt ist. KCl-induzierte Kontraktionen waren vor und nach Caveolae-Zerstörung unverändert. Die durch MCD hervorgerufenen Reduktionen der Antwort auf Muskarin waren in beiden Mausstämmen gleich stark ausgeprägt, was auf einen Caveolae-unabhängigen M3R-Signalweg hindeutet. Überdies war die Expression des M2R in M3R+/+ und M3R–/– Mäusen vergleichbar hoch, was gegen eine Übernahme der M3R-Funktion durch den M2R im M3R–/– Stamm spricht.

Unsere Ergebnisse zeigen eine funktionelle Kopplung der M2R-vermittelten Bronchokonstriktion an Caveolae und könnten von therapeutischer Relevanz sein.