Endothelial function - · PDF fileชนิด เพื่อเป...

38
Endothelial Function Luecha Boontaveekul Department of Physiology

Transcript of Endothelial function - · PDF fileชนิด เพื่อเป...

Page 1: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Endothelial Function

Luecha BoontaveekulDepartment of Physiology

Page 2: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Functions of Endothelial CellBarrier and transportationTarget cell for humoral and cellular immune responseConverting enzyme providerVascular tone regulationCoagulation and fibrinolysisProduction of VSMC proliferation

Page 3: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Objective

เพื่อใหรูถึงหนาที่ทั่วไปของ Endothelial cell เพื่อใหทราบการเปลี่ยนแปลงหนาที่ของ Endothelial cell ถาเซลลอยูในพยาธิสภาพบางชนิด เพื่อเปนพื้นฐานสําหรับศึกษาตอทาง เภสัชวิทยา พยาธิวิทยา และทางคลินิก

Page 4: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Functions of Endothelial CellBarrier and transportationTarget cell for humoral and cellular immune responseConverting enzyme providerVascular tone regulationCoagulation and fibrinolysisProduction of VSMC proliferation

Page 5: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

TransportationRemind to Starling forces

Page 6: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

3 types of capillaryContinuous: muscle, lung, brainFenestrated: intestine, kidney, endocrine glandDiscontinuous: (sinusoid): bone, liver, spleen

Page 7: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Intercellular transportationThrough large and small pore

WaterWater-insoluble lipid

Page 8: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Histamine

ReceptorG protein

PLCPIP2

IP3DAG

SR

Ca2+MLCK?PKC?

Roundup

Page 9: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา
Page 10: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Functions of Endothelial CellBarrier and transportationTarget cell for humoral and cellular immune responseConverting enzyme providerVascular tone regulationCoagulation and fibrinolysisProduction of VSMC proliferation

Page 11: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Adhesion and Migration of WBC

Page 12: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Major Family of Adhesion MoleculesSelectin (glycoprotein)

P-selectin (platelet and endothelial cell)L-selectin (WBC)E-selectin (endothelial cell)

β2-integrin of circulating cellsCD11/CD18

Immunoglobulin superfamilyICAM-1 (intercellular adhesion molecule)VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule)PECAM-1 (platelet-endothelial cell adhesion molecule)

Page 13: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Adhesion and Migration of WBC

PAF=platelet activating factorMCP=monocyte chemotactic protein

TNF-α, -γ, IL-1 and IL-4

Page 14: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา
Page 15: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Functions of Endothelial CellBarrier and transportationTarget cell for humoral and cellular immune responseConverting enzyme providerVascular tone regulationCoagulation and fibrinolysisProduction of VSMC proliferation

Page 16: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Endothelium

Vascular smooth muscle

Autoregulation

WBC

Platelets(serotonin,

TXA2)

Local vasodilatingsubstance

histamine, substance P

Endothelium-derived factors

Local Control

Page 17: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Endothelium-derived factorsDilating factors

Endothelium-derived relaxing factor (EDRF, NO)Prostacyclin (PGI2)Endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF)

Constricting factorEndothelinAngiotensin IIThromboxane A2

Page 18: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Dilating factorsVS

Constricting factors

Page 19: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

NO, at first discovery, named as EDRF (endothelium relaxing factor)PGI2

EDHF (endothelium derived hyperpolarizing factor)

Not NO and PGI2

Hyperpolarization of endothelial cell and VSMCOpen K channel

Page 20: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา
Page 21: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

AgonistNO

ACh, Catecholamine, Bradykinin, Histamine, Substance PThrombin, Serotonin, ADP (จาก platelet aggregation)Shear stress

PGI2, EDHFBradykinin, Substance P, Acetylcholine

Page 22: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Endothelin21-aa peptide hormone3 types: Endothelin-1, -2, and –3Structure similar to sarafotoxin (Israel snake venom)ET-1 effect on CVS: vasoconstriction and vascular smooth muscle proliferationRole of ET-2 and –3 ?

Page 23: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Cytokines and hormonesTGF-β, AT II, Insulin

Hypoxia

Preproendothelins

Big endothelins, proendothelins

Endothelin

Endopeptidase

Endothelin converting enzyme(ECE)

NO, ANP, prostaglandin E2and prostacyclin, shear stress

Page 24: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

2 Types of endothelin receptors in blood vessels

ETA receptorVascular smooth muscleVasoconstrictionBlocker: BQ-123

ETB receptorEndothelial cellsVasodilation via NO, PGI2

Blocker (both receptors): Bosentan

Page 25: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา
Page 26: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Physiologic role of EndothelinDiphasic response of intravenous endothelin administration

Vasodilation before vasoconstrictionSmall dose of ET

vasodilation

Page 27: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Role of endothelin in diseasesHypertension: บทบาทยังไมชัดเจนLDL กระตุนใหสราง ET เพิ่มขึ้น ซึ่ง ET ทําใหมี VSMC proliferation ใน AtherosclerosisMyocardial ischemia กระตุนการสราง ETCHF พบวามรีะดับ ET เพิ่มขึน้

Page 28: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Angiotensin IITissue RAS

Angiotensinogen, ACE, AII receptor in vascular endothelium (renin?)

Two type of Angiotensin II receptorAT1 receptor (AT1R)

Vasoconstriction, aldosterone release etcVSMC proliferation, hypertrophy and antiapoptotic effect

AT2 receptor (AT2R)apoptotic effect

Page 29: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา
Page 30: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา
Page 31: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Factors increase VSMC proliferationGrowth factors e.g. FGFAngiotensin IICatecholamine via α1 adrenergic receptorEndothelin via ETA receptorThrombinIL-1, IL-6

Page 32: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Factors increase VSMC proliferationHypoxia (but hyperoxia inhibits proliferation)InjuryMechanical forces: stretch, pressure or shear stressOxygen radical species e.g. O2

-, H2O2and OH-

Page 33: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Endothelial injuryภยันตรายที่เกดิกับ endothelial cell

Denudation injury: เซลลตายและลอกหลุด

Non-denudation injury: เซลลยังไมตาย แตหนาที่เสียไป

Page 34: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Denudation injury

Denuded endothelium Blood-subendothelial direct contact

Inflammation, WBC & Platelet adhesion

Blood clot formation

Endothelial regeneration

VSMC proliferation

Vascular remodeling

Endothelial dysfunction

Page 35: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Regenerated endotheliumDecreased release of relaxing factors esp. responding to serotonin, α2-adrenergic agonist, platelet aggregation, thrombinserotonin-caused exaggerated vasoconstrictionabnormal hemostatic homeostasis

Page 36: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Non-denudation injuryCell swellingintercellular junction/space wideninglipid deposition in endothelial cellWBC and Plt adhesionmatrix infiltration into intercellular and subendothelial space => denudation

Page 37: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Non-denudation injury (functional changes)

Increase in permeability Decreased release of EDRFIncreased release of EDCFimbalance of vasomotor regulationVSMC changesabnormal hemostatic homeostasis

Page 38: Endothelial function -  · PDF fileชนิด เพื่อเป นพื้นฐานส ําหรับศึกษาต อทาง เภสัชวิทยา

Causes of endothelial injuryDirect traumaReperfusion injuryLipids (cholesterol, LDL, oxidized LDL)Infection and inflammationDMSmokingSharply increase of BP