Lokalisierung und funktionelle Bedeutung der NO-sensitiven Guanylatzyklase und cGMP-regulierter Phosphodiesterasen : Untersuchungen am kardiorespiratorischen System und am männlichen Reproduktionstrakt

Der intrazelluläre Botenstoff zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) kommt als wichtiger „second messenger“ im Körper weit verbreitet vor. Über Expression, genaue Lokalisation und Funktion der an cGMP-abhängiger Signaltransduktion beteiligten Enzyme bestehen noch unzureichende Kenntnisse, obwohl bereits seit längerem pharmakotherapeutisch sowohl cGMP-Bildung durch exogene Nitrate als auch cGMP-Abbau durch Phosphodiesterase (PDE)-Hemmstoffe beeinflusst werden. Orientiert an der pharmakologischen Anwendung von Nitraten im Bereich kardiopulmonaler Erkrankungen und von PDE-Inhibitoren zur Behandlung der erektilen Dysfunktion wurde die NO-sensitive lösliche Guanylatzyklase (sGC) in Herz und Lunge sowie die PDE2, 5 und 6 im männlichen Reproduktionstrakt untersucht. In Herz und Lunge konnte eine altersabhängig variable Expression der sGC im Western blot mit Hilfe eines neu entwickelten Antikörpers gegen die ß1-Untereinheit nachgewiesen werden. Das postnatal beobachtete Expressionsmaximum korrelierte mit Messungen der sGC-Aktivität in Herz und Lunge verschiedener Altersstufen. Immunhistochemische Untersuchungen der Organschnitte zeigten eine Lokalisation der sGC vor allem in den Gefäßen. Altersabhängig war eine Veränderung des Expressionsmusters von einer postnatal überwiegenden Muskellokalisation zu einer im Erwachsenenalter dominierenden Expression im Gefäßendothel zu beobachten. Im männlichen Reproduktionstrakt wurden die cGMP-bindenden PDEs 2, 5 und 6 untersucht. Die Verbindung von Western blot-Analysen und Immunhistochemie zeigte neben speziesspezifischen Unterschieden in der Expression der cGMP-stimulierten PDE2A auch eine subzellulär variable Lokalisation des Enzyms. Eine perinukleäre Färbung, die für eine Golgi-Assoziation spricht, wurde in venösen und kapillären Endothelzellen von Hoden und Nebenhoden, im Epithel des Ductus epididymidis und in Keimzellen beobachtet. Die in Leydigzellen beobachtete homogene Färbung spricht für eine zytoplasmatische Lokalisation. Die cGMP-abbauende PDE5 fand sich im Hoden in kontraktilen peritubulären Myofibroblasten und in Leydigzellen, außerdem ließ sie sich in der Muskelschicht von Hoden- und Nebenhodengefäßen lokalisieren. Die als ein Enzym der Phototransduktion bekannte cGMP-spezifische PDE6 wurde altersabhängig in testikulären Keimzellen und in Spermatozoen exprimiert. Exemplarische in vitro-Untersuchungen der PDE-Funktion mit selektiven Inhibitoren wiesen Veränderungen der im ELISA gemessenen Spiegel zyklischer Nukle