Extrazelluläres cGMP erhöht intrazelluläres Glutathion und schützt vor oxidativem Stress

Oxidativer Stress spielt eine wesentliche Rolle bei neurodegenerativen Erkrankungen. Ein gut etabliertes System zur Untersuchung von oxidativem Stress in vitro ist die oxidative Glutamattoxizität an der neuronalen Zelllinie HT22. Hier blockiert extrazelluläres Glutamat die Aufnahme der Aminosäure Zystin durch das Glutamat-Zystin-Antiporter System Xc^-, sodass weniger Zystin zur Synthese des wichtigen intrazellulären Antioxidans Glutathion zur Verfügung steht. Glutathiondepletion wurde bei M. Parkinson, Alzheimer, Friedreich-Ataxie und ALS beschrieben (Übersichtsarbeit von Schulz et al., 2000). Daher sind Substanzen, die in der Lage sind dies zu verhindern therapeutisch interessant. Wir identifizierten extrazelluläres cGMP als wirksamste protektive Substanz unter 78 bioaktiven körpereigenen vermeintlichen Liganden G-Protein gekoppelter Rezeptoren. Die Rolle von cGMP bei oxidativem Stress wird in der Literatur kontrovers diskutiert. In Abhängigkeit des verwendeten Zelltyps und Modells wurden für intrazelluläres cGMP sowohl toxische als auch protektive Wirkungen beschrieben. Während zellpermeables cGMP in unserem Modell oxidative Glutamat-Toxizität sogar verstärkte, wirkte extrazelluläres cGMP protektiv gegen endogenen und exogenen oxidativen Stress und führte zu erhöhten intrazellulären Glutathionkonzentrationen. Interessanterweise kam es zu keiner Sättigung des protektiven Effekts bei steigenden cGMP-Konzentrationen, was gegen eine rezeptorvermittelte Wirkweise spricht. Auch führte die pharmakologische Inhibition von Phospholipase C mittels U73122 oder Phosphoinositol-3-Kinase mittels LY294002 zu keiner Reduktion des protektiven Effekts von extrazellulärem cGMP. Andererseits beobachteten wir eine Hypophosphorylierung von ERK1 und AKT nach 24h Inkubation mit cGMP. Mithilfe von Fura2-Calcium-Imaging konnten wir einen Abfall der intrazellulären Kalzium-Konzentration nach Zugabe von cGMP nachweisen. Dies ist von großem Interesse, da der Zelltod durch oxidative Glutamattoxizität durch vermehrten Kalziumeinstrom verursacht wird (Li et al., 1997). Als mögliche Bedeutung unter pathopyhsiologischen Bedingungen könnte aus untergehenden Zellen freiwerdendes cGMP eine protektive Wirkung auf umliegende Zellen ausüben.