Pneumologie 2006; 60(11): 711-715
DOI: 10.1055/s-2006-944300
Förderpreis der DGP 2006
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Ca2+-signaling in glatten Muskelzellen der Luftwege in T-bet Knock-Out Mäusen

Ca2+-signaling in Smooth Muscles Cells of the Airways in T-bet Knock-Out MiceA.  Bergner1 , J.  Kellner1 , F.  Gamarra1 , R.  M.  Huber1
  • 1Pneumologie, Medizinische Klinik-Innenstadt der Ludwig-Maximilians Universität München (Leiter: Prof. R. M. Huber)
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Publikationsverlauf

Publikationsdatum:
16. November 2006 (online)

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Zusammenfassung

Hintergrund: Glatte Muskelzellen der Luftwege (ASMC) spielen in der bronchialen Hyperreagibilität eine entscheidende Rolle. Kalzium ist der wichtigste Faktor in der Signalkaskade, die die Kontraktion der ASMC bewirkt. T-bet knock-out (KO)-Mäuse zeigen spontan eine Dominanz von TH2-Lymphozyten sowie histologische und funktionelle Eigenschaften des Asthma bronchiale. Ziel unserer Untersuchung war die Beantwortung der Frage, ob die Ca2+-Homöostase in ASMC von T-bet KO-Mäusen als einem experimentellen Modell für das Asthma bronchiale verändert ist. Methode: Lungenschnitte von 100 - 200 µm Dicke wurden von T-bet KO- und Wildtyp-Mäusen kultiviert. Die Azetylcholin (ACH)-induzierte bronchiale Kontraktion wurde mittels Video-Mikroskopie quantifiziert und das ACH-induzierte Ca2+-signaling einzelner ASMC in den Lungenschnitten mittels 2-Photonen-Mikroskopie analysiert. Ergebnisse: Bronchien von T-bet KO-Mäusen zeigten einen erhöhten basalen Tonus, der mit vermehrten spontanen Änderungen der intrazellulären Ca2+-Konzentration der ASMC verbunden war. Im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen waren Bronchien von T-bet KO-Mäusen zudem hyperreagibel. Dies korrelierte mit erhöhten ACH-induzierten Ca2+-Transienten und einem erhöhten Prozentsatz von ASMC, die ACH-induzierte Ca2+-Oszillationen aufwiesen. Nach der Entleerung der intrazellulären Ca2+-Speicher durch Caffeine or Cyclopiazonic Acid war der Ca2+-Anstieg in ASMC von T-bet KO-Mäusen höher als in Wildtyp-Mäusen. Schlussfolgerungen: Eine veränderte Ca2+-Homöostase von ASMC trägt zu dem erhöhten basalen Bronchotonus und zur bronchialen Hyperreagibilität in Lungenschnitten von T-bet KO-Mäusen bei. Dem liegt wahrscheinlich ein erhöhter Ca2+-Gehalt der intrazellulären Ca2+-Speicher zu Grunde.

Abstract

Background: Airway smooth muscle cells (ASMC) play a key role in bronchial hyperresponsiveness (BHR). A major component of the signalling cascade leading to ASMC contraction is calcium. T-bet knock-out (KO) mice show the key features of allergic asthma such as a shift towards TH2-lymphocytes and display a broad spectrum of asthma-like histological and functional characteristics. In this study, we aimed at investigating whether Ca2+-homeostasis of ASMC is altered in T-bet KO-mice as an experimental model of asthma. Methods: Lung slices of 100 to 200 µm thickness were obtained from T-bet KO- and wild-type mice. Airway contractions in response to acetylcholine (ACH) were measured by video-microscopy and Ca2+-signaling in single ASMC of lung slices was assessed using two-photon microscopy. Results: Airways from T-bet KO-mice showed increased baseline airway tone (BAT) and BHR compared to those of wild-type mice. The increased BAT was correlated with an increased incidence of spontaneous changes in intracellular Ca2+-concentrations, whereas BHR correlated with higher ACH-induced Ca2+-transients and an increased proportion of ASMC showing Ca2+-oscillations. Emptying intracellular Ca2+-stores using caffeine or cyclopiazonic acid induced higher Ca2+-elevations in ASMC from T-bet KO compared to wild-type mice.Conclusions:Altered Ca2+-homeostasis of ASMC contributes to increased BAT and BHR in lung slices from T-bet KO mice as a murine asthma model. We propose that a higher Ca2+-content of the intracellular Ca2+-stores is involved in the pathophysiology of these changes.

Literatur

Dr. med. Albrecht Bergner

Pneumologie, Medizinische Klinik-Innenstadt

Ziemssenstr. 1

80336 München

eMail: albrecht.bergner@med.uni-muenchen.de