The pulmonary vascular effects of PDGF and Imatinib in murine precision cut lung slices

Cranen, Christian; Martin, Christian; Spillner, Jan

doi:HT021863474

The pulmonary vascular effects of PDGF and Imatinib in murine precision cut lung slices = Die pulmonalvaskulären Effekte von PDGF und Imatinib in murinen Präzisionslungenschnitten

Cranen, Christian^RWTH*

2022 & 2023

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Christian Cranen

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2022

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2023

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Martin, Christian (Thesis advisor)^RWTH* ; Spillner, Jan (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2022-12-19

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2023-01177
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/889642/files/889642.pdf

Einrichtungen

Institut und Lehrstuhl für Pharmakologie und Toxikologie (528500-2)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
PDGF-BB (Platelet Derived Growth Factor) spielt eine wichtige Rolle sowohl beim Remodelling als auch bei der Dysregulation des Gefäßtonus in der Pathogenese der pulmonalen Hypertension (PH). Der PDGF-Rezeptorantagonist Imatinib wurde als mögliches Medikament in der PH-Therapie diskutiert. Die zellulären Signalwege, über die PDGF den pulmonalen Gefäßtonus reguliert, sind aktuell nicht vollständig erforscht. In dieser Studie wurden murine Precision Cut Lung Slices (PCLS) mit PDGF-BB inkubiert. Andere PCLS wurden mit Inhibitoren von zellulären Signalwegen vorbehandelt, die wahrscheinlich an der PDGF-abhängigen pulmonalen Vasokonstriktion beteiligt sind, bevor sie mit PDGF-BB inkubiert wurden. Die Effekte dieser Substanzen auf den vaskulären Tonus der Pulmonalarterien (PA) und Pulmonalvenen (PV) wurden beobachtet und gemessen. Sowohl unbehandelte als auch mit ETA-Rezeptoragonist BP0104 vorkontrahierte PCLS wurden mit Imatinib inkubiert. Der konzentrationsabhängige Effekt von murinem PDGF-CC auf PCLS wurde untersucht. Es wurde gesehen, dass Imatinib unbehandelte pulmonale Blutgefäße nicht relaxiert. Eine signifikante konzentrationsabhängige Relaxation wurde festgestellt, wenn Imatinib zu mit BP0104 vorbehandelten PCLS hinzugefügt wurde. PDGF-BB verursachte eine konzentrationsabhängige pulmonale Vasokonstriktion, die ausgeprägter in PA als in PV zu erkennen war. Die PDGF-BB-abhängige Vasokonstriktion wurde durch Vorbehandlung der PCLS mit Imatinib signifikant reduziert. Der Effekt von PDGF-BB auf murine PA war ebenfalls signifikant reduziert nach einer Vorbehandlung mit dem selektiven PI3Kα-Inhibitor AS242525 und dem selektiven PI3Kγ-Inhibitor GSK6668. Der unselektive PI3K-Inhibitor Wortmannin hatte keinen Einfluss auf die PDGF-BB-abhängige Vasokonstriktion. Eine Vorbehandlung mit dem eNOS-Inhibitor L-NAME oder dem Guanylatcyclase-Inhibitor ODQ bewirkte weder eine Abschwächung noch eine Verstärkung des Effekts von PDGF-BB auf den Gefäßtonus. Der LTCC-Inhibitor Amlodipin verhinderte PDGF-BB-induzierte Vasokonstriktion in PA. PDGF-CC hatte keinen signifikanten Effekt auf den pulmonalen Gefäßtonus. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass PDGF-BB eine Vasokonstriktion in gesunden Mäuselungen bewirkt, die in PA stärker ausgeprägt ist als in PV und für die LTCC-abhängige Kalziumsignalwege von Bedeutung sind. PI3K-Signalwege scheinen ebenfalls eine Rolle zu spielen, aber es ist mehr Forschung nötig um zu erklären, warum der nichtselektive Inhibitor Wortmannin nicht den gleichen Effekt hatte wie die verwendeten selektiven Inhibitoren separat. Auf eine Beteiligung von NO-Signalwegen an PDGF-abhängiger Regulation des Gefäßtonus, wie sie in anderen Studien gefunden wurde, gab es keine Hinweise. Der hohe qualitative Wert PCLS-basierter Methoden am Tiermodell Maus konnte bestätigt werden.

The platelet derived growth factor PDGF-BB plays an important role in both vascular remodelling and dysregulation of vascular tone in the pathogenesis of pulmonary hypertension (PH). The PDGF-receptor antagonist imatinib has been discussed as a targeted drug in PH therapy. However, the cell signalling underlying PDGF-dependent regulation of pulmonary vascular tone remains incompletely understood. In this study murine precision cut lung slices (PCLS) were incubated with PDGF-BB. Other PCLS were pre-treated with inhibitors of intracellular pathways likely to be involved in PDGF-BB-dependent pulmonary vasoconstriction before being incubated with PDGF-BB. The effect of these agents on the vascular tone of the pulmonary arteries (PAs) and pulmonary veins (PVs) was observed and measured. PCLS both treatment-naïve and pre-constricted with ETA-receptor agonist BP0104 were incubated with imatinib. The concentration-dependent effect of murine PDGF-CC on PCLS was examined.It was found that imatinib does not relax treatment naïve pulmonary vessels. A significant concentration-dependent relaxation was found when imatinib was added to PCLS pre-constricted with BP0104. PDGF-BB caused concentration-dependent pulmonary vasoconstriction which was more prominent in PAs than in PVs. The PDGF-BB-dependent vasoconstriction was significantly reduced by pre-treatment of PCLS with imatinib. The effect of PDGF-BB on murine PAs was also significantly reduced by pre-treatment with AS242525 and GSK6668 which are selective inhibitors of PI3Kα and of PI3Kγ respectively. Nonselective PI3K inhibitor wortmannin did not affect PDGF-BB-dependent vasoconstriction. Pre-treatment with eNOS inhibitor L-NAME, and guanylyl cyclase inhibitor ODQ, did not reduce or enhance the effect of PDGF-BB on vascular tone. LTCC inhibitor amlodipin prevented PDGF-BB-induced vasoconstriction in PAs. PDGF-CC did not have a significant effect on pulmonary vascular tone. In conclusion, PDGF-BB was shown to cause pulmonary vasoconstriction in mice which is stronger in PAs than in PVs and in which LTCC-dependent calcium signalling is involved. PI3K signalling appears to play a role, too, but research is needed to explain why the nonselective inhibitor wortmannin did not have the same effect as the two selective inhibitors separately. There is no evidence for involvement of NO signalling which has been shown to be involved in other studies on PDGF-dependent regulation of vascular tone. The high quality of PCLS-based trials using the mouse model could be confirmed.

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