Untersuchung der Wirkung von Nebivolol auf das Zellwachstum und die Freisetzung von Stickstoffmonoxid

Abstract

Hintergrund: In den letzten Jahren wurden auf dem Gebiet der medikamentösen und interventionellen Therapie arteriosklerotischer Gefäßveränderungen deutliche Fortschritte erzielt. Nach wie vor liegt jedoch die Rezidivrate zwischen 30 und 50%. Die Restenosierung und die Endstadien der atherosklerotischen Läsionen sind komplexe pathophysiologische Vorgänge und basieren auf einer Verletzung der Gefäßintegrität mit Veränderung der endothelialen Funktion Ziel dieser Untersuchung war, die antiproliferative Wirkung des Betablockers Nebivolol am Modell der isoliert wachsenden humanen koronararteriellen glatten Muskelzellen (haCSMC) und Endothelzellen (haEC) im Vergleich zu traditionellen Betablockern zu untersuchen. Methoden: Humane koronararterielle Endothelzellen und glatte Muskelzellen wurden mit steigenden Konzentrationen von Nebivolol oder anderen Betablockern inkubiert. Mittels des Thymidin-Analogons Bromodesoxyuridin wurden die mitogenen Indizes bestimmt. Der durchgeführte MTT-Test gab Auskunft über die mitochondriale Aktivität der Zellen. Die Nitratbestimmung im Zellüberstand diente der Ermittlung der NO-Freisetzung in Anwesenheit von Nebivolol. Apoptotische Vorgänge wurden durch die Bestimmung hypoploider DNA bei beiden Zelltypen gemessen. Zusätzlich wurde die Endothelin-Sekretion und –Transkription untersucht. Ergebnisse: Die Inkubation mit Nebivolol führt bei den glatten Muskelzellen, sowie auch bei den Endothelzellen zu einer dosisabhängigen Verringerung der Proliferation und zur Hemmung der mitochondrialen Aktivität um bis zu 80%. Dieser Effekt konnte bei den traditionellen Betablockern nicht nachgewiesen werden. Nebivolol hemmt sogar das akzelerierte Zellwachstum unter Einwirkung von Wachstumsfaktoren. Nebivolol führt konzentrationsabhängig apoptotische Vorgänge herbei und kann den Eintritt von glatten Muskelzellen in die S-Phase vermindern. Vergleichbare Ergebnisse sieht man auch bei HaECs. Die Nitratbildung als Maß für die Bildung von Stickstoffmonoxid (NO) wurde unter Nebivololinkubation bei den Endothelzellen gesteigert, während die Endothelin-1-Sekretion und –Transkription unterdrückt wurde. Schlussfolgerung: Während klassische Betablocker keinen Einfluss auf das Zellwachstum nehmen, konnte für Nebivolol eine Proliferationshemmung auf haCSMC und haEC nachgewiesen werden. Darüber hinaus werden unter Nebivolol apoptotische Vorgänge beobachtet, man sieht eine Steigerung der NO-Bildung, sowie eine Abnahme von Endothel-1-Sekretion und –Transkription. Nebivolol besitzt durch diese Angriffspunkte die Charakteristika einer modernen pharmakologischen Substanz, welche zur Behandlung kardiovaskulärer Erkrankungen eingesetzt werden kann.

Objective: Secondary failure due to late restenosis continues to occur in 30-50% of individuals after PCI. ß-blockers play an important role in the treatment of CAD. The aim of this study was to investigate the effects of the new ß-blocker Nebivolol on cell proliferation of human coronary smooth muscle cells (haSMCs) and endothelial cells (haECs) in comparison to traditional ß-blockers. Methods: The effect of Nebivolol and other ß-blockers on proliferation of haECs and haSMCs was analyzed by bromodeoxyuridine incorporation. Apoptosis was measured by determination of hypoploid DNA in both cell types. Aditionally, in haECs NO formation, endothelin-1 transcription and secretion were determined. Results: Incubation for 1,2,4,7, and 14 days resulted in a concentration- and time-dependent reduction of proliferation up to 80% in haECs and haSMCs. ß-blockers such as propranolol, metoprolol or bisoprolol did not exert this effect. Nebivolol inhibited accelerated haSMCs proliferation even in the presence of growth factors such as TGFß1 and PDGF-BB. Nebivolol concentration-dependently induced a moderate apoptosis (10-5 mol/l: 23%) and a decrease of haSMCs in the S-phase by 66%. HaECs showed comparable results. During Nebivolol-incubation NO formation of haECs increased, while endothelin-1 transcription and secretion were suppressed. Conclusion: Whereas classical ß-blockers do not affect cell growth, only Nebivolol inhibits haSMC and haECs proliferation and induces a moderate rate of apoptosis. Furthermore, in haECs NO formation increases and endothelin-1 secretion decreases suggesting that Nebivolol may represent a ß-Blocker with great promises in CAD therapy.