Atherosklerose und Apoptose

Subendothelial in den Arterienwänden abgelagertes LDL kann einer enzymatischen Modifikation unterliegen, die es in einen cytotoxischen Partikel überführt. In vitro Behandlung von LDL mit Proteasen (Trypsin) und Cholesterinesterase führt zu einem dem läsionalen LDL ähnlichen Produkt. Die Behandlung von humanen Endothelzellen mit enzymatisch verändertem LDL (E-LDL), das einen hohen Gehalt an freiem Cholesterin und freien Fettsäuren aufweist, führt zur Auslösung der Apoptose via ASK1 (apoptosis signal-regulating kinase 1) –abhängiger p38-Phosphorylierung. Durch eine Aktivierung der Effektor-Caspasen-3/-7 kommt es zur Fragmentierung der DNA und zur Spaltung des nukleären Enzyms Poly-(ADP-ribose)-Polymerase. Phosphatidylserin ist an der äußeren Zellmembran mittels Annexin-Bindung detektierbar. Natives oder oxidiertes LDL induziert bei gleicher Konzentration keinen programmierten Zelltod. In Depletions- und Rekonstitutionsexperimenten wurden freie Fettsäuren aus E-LDL als Auslöser der Apoptose identifiziert. In nativem LDL ist der Anteil an freien Fettsäuren gering, deshalb ist das Lipoprotein nicht cytotoxisch. E-LDL induziert weiterhin eine Erhöhung bzw. eine Hemmung der transkriptionellen Aktivität eines AP-1- bzw. NF-κB-Luciferase Reporterplasmids. Die Ausschaltung von ASK1 mittels RNA-Interferenz bzw. die Hemmung von p38 mit dem Inhibitor SB203580 rettet die Zellen vor dem programmierten Zelltod. E-LDL kann in Endothelzellen oxidativen Stress auslösen. Durch Vorbehandlung mit N-Acetyl-Cystein wird die Aktivierung sowohl von ASK1 als auch von p38 unterdrückt.

Enzymatic modification of LDL as it may occur in the arterial intima drastically increases its cytotoxicity. In vitro treatment of LDL with a protease (trypsin) and cholesterylesterase generates a derivative similar to lesional LDL, with a high content of free cholesterol and free fatty acids. Exposure of human endothelial cells to the enzymatically modified LDL (E-LDL) resulted in programmed cell death. Apoptosis was triggered via apoptosis signal-regulating kinase 1 dependent p38 phosphorylation. Activation of effector caspases-3/-7 led to DNA fragmentation and to cleavage of the nuclear enzyme poly-(ADP-ribose)-polymerase. Detection of phosphatidylserine on the outer leaflet of the plasma membrane occurred by Annexin binding. Native or oxidized LDL did not induce apoptosis. Depletion and reconstitution experiments identified free fatty acids as the triggers of this pathway. Levels of free fatty acids in native LDL are low, and the lipoprotein is therefore not cytotoxic. E-LDL increases and reduces transcriptional activity of AP-1- and NF-κB-luciferase reporter plasmids, respectively. Blockade of ASK1 or p38 by RNA-interference or the p38-inhibitor SB203580 rescues cells from programmed cell death. E-LDL induces oxidative stress in endothelial cells, and pretreatment of the cells with N-acetyl-cysteine suppresses activation of both ASK1 and p38.