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Bedeutung von Phosphodiesteraseisoenzymen in der Kontrolle der humanen Detrusormuskulatur

Eine immunhistochemische und funktionelle In-vitro-Studie

Significance of phosphodiesterase isoenzymes in the control of human detrusor smooth muscle function

An immunohistochemical and functional study

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Zusammenfassung

Hintergrund

Klinische Studien zeigten positive Effekte der Phosphodiesterase- (PDE-)5-Inhibitoren Sildenafil, Tadalafil und Vardenafil auf die irritative Symptomatik des benigen Prostatasyndroms. Unklar ist bisher, ob diese Substanzen auf die glatte Muskulatur in der Transitionalzone der Prostata und/oder auf den Detrusormuskel wirken. Das Ziel der Studie war die Darstellung der Expression der PDE-Isoenzyme 1, 4 und 5 in der Detrusormuskulatur und die Untersuchung der Effekte selektiver PDE-Inhibitoren auf die muskarinerge Tension isolierter glatter Muskulatur des humanen Detrusors.

Methoden

Die Darstellung der Expression von PDE-Isoenzymen erfolgte mit immunhistochemischen Methoden. Mit der Organbad-Technik wurden die Effekte der PDE-Inhibitoren Vinpocetin, Rolipram, Sildenafil, Vardenafil und Tadalafil auf die durch Carbachol induzierte tonische Kontraktion isolierter Streifenpräparate des Detrusors untersucht.

Ergebnisse

Immunreaktionen gegen die PDE-Isoenzyme stellten sich ausschließlich in der glatten Muskulatur dar. Intensiven Signalen, die spezifisch für die PDE4 und PDE5 waren, standen nur schwache Signale, welche die Expression der PDE1 zeigten, gegenüber. Die muskarinerge Kontraktion isolierter Streifenpräparate der Detrusormuskulatur wurde lediglich durch supraphysiologische Konzentrationen der PDE-Inhibitoren antagonisiert.

Schlussfolgerung

Die Studie zeigt die Expression der PDE-Isoenzyme 1, 4 und 5 im humanen Detrusor. Die relativ schwachen funktionellen Effekte der PDE-Inhibitoren lässt jedoch nicht zwangsläufig auf eine Bedeutung der PDE-Isoenzyme 1, 4 oder 5 in der Kontrolle der Relaxation der Detrusormuskulatur schließen.

Abstract

Objectives

The use of inhibitors of phosphodiesterase (PDE) isoenzymes 1 and 5 to treat overactive bladder has been suggested. To further evaluate the significance of PDE isoenzymes in detrusor smooth muscle relaxation, we investigated the effects of selective PDE inhibitors on the tension induced by carbachol of isolated human detrusor tissue. Using immunohistochemical methods, the expression of PDE1, PDE4, and PDE5 in human detrusor was also investigated.

Material and Methods

The expression of PDE1, PDE4, and PDE5 was evaluated by means of conventional immunohistochemistry (IHC). Using the organ bath technique, the effects of the PDE inhibitors vinpocetine, rolipram, sildenafil, tadalafil, and vardenafil on the tension induced by the muscarinic agonist carbachol (1 µM) were investigated.

Results

The tension induced by carbachol was dose-dependently reversed by the PDE inhibitors; the maximum reversal of tension ranged from 7% (tadalafil) to 34% (vardenafil). IHC revealed that the expression of PDE isoenzymes was limited to the smooth musculature of the detrusor. While there was prominent expression of PDE4 and PDE5, immunoreactions indicating the presence of PDE1 were less abundant.

Conclusion

Despite the fact that inhibitors of PDE1, PDE4, and PDE5 exerted only a weak relaxant response on detrusor strips precontracted by carbachol, our findings indicate that both the cAMP and cGMP pathways might be involved in the relaxation mechanism of human detrusor smooth muscle.

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Abb. 1
Abb. 2

Literatur

  1. Oelke M und der Arbeitskreis BPH der Deutschen Gesellschaft für Urologie (DGU) (2003) Leitlinien der Deutschen Urologen zur Diagnostik des benignen Prostatasyndroms. Urologe A 42: 584–590

    PubMed  Google Scholar 

  2. Burnett AL, Maguire MP, Chamness SL et al (1995) Characterization and localization of nitric oxide synthase in the human prostate. Urology 45: 435–439

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  3. Bloch W, Klotz T, Loch C et al (1997) Distribution of nitric oxide synthase implies a regulation of circulation, smooth muscle tone and secretory function in the human prostate by nitric oxide. Prostate 33: 1–8

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  4. Hedlund P, Ekstrom P, Larsson B et al (1997) Heme oxygenase and NO synthase in the human prostate - relation to adrenergic, cholinergic and peptide-containing nerves. J Auton Nerv Syst 63: 115–126

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  5. Kedia G, Ückert S, Scheller F et al (2006) In vitro functional responses of isolated normal human prostatic tissue to compounds interacting with the cyclic guanosine monophosphate pathway. Urology 67: 1292–1297

    Article  PubMed  Google Scholar 

  6. Ückert S, Oelke M, Stief CG et al (2006) Immunohistochemical distribution of cAMP- and cGMP-phosphodiesterase (PDE) isoenzymes in the human prostate. Eur Urol 49: 740–745

    Article  PubMed  Google Scholar 

  7. Takeda M, Tang R, Shapiro E et al (1995) Effects of nitric oxide on human and canine prostates. Urology 45: 440–446

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  8. McVary KT, Monnig W, Camps JL et al (2007) Sildenafil citrate improves erectile function and urinary symptoms in men with erectile dysfunction and lower urinary tract symptoms associated with benign prostatic hyperplasia: a randomized, double-blind trial. J Urol 177: 1071–1077

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  9. McVary KT, Roehrborn CG, Kaminetsky JC et al (2007) Tadalafil relieves lower urinary tract symptoms secondary to benign prostatic hyperplasia. J Urol 177: 1401–1407

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  10. Stief CG, Porst H, Neuser D et al (2008) A randomised, placebo-controlled study to assess the efficacy of twice-daily vardenafil in the treatment of lower urinary tract symptoms secondary to benign prostatic hyperplasia. Eur Urol 53: 1236–1244

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  11. Gülcer C, Tüzel E, Dogantekin E, Kiziltepe G (2008) Does sildenafil affect uroflowmetry values in men with lower urinary tract symptoms suggestive of benign prostatic enlargement? Urol Int 80: 181–185

    Article  Google Scholar 

  12. Truss MC, Ückert S, Stief CG et al (1996) Cyclic nucleotide phosphodiesterase (PDE) isoenzymes in the human detrusor smooth muscle: I. Identification and characterization. Urol Res 24: 123–128

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  13. Filippi S, Morelli A, Sandner P et al (2007) Characterization and functional role of androgen-dependent PDE5 activity in the bladder. Endocrinology 148: 1019–1029

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  14. Truss MC, Ückert S, Stief CG et al (1996) Cyclic nucleotide phosphodiesterase (PDE) isoenzymes in the human detrusor smooth muscle: II. Effect of various PDE-inhibitors on smooth muscle tone and cyclic nucleotide levels in vitro. Urol Res 24: 129–134

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  15. Truss MC, Stief CG, Ückert S et al (2000) Initial clinical experience with the selective phosphodiesterase (PDE)1 isoenzyme inhibitor vinpocetine in the treatment of urge incontinence and low compliance bladder. World J Urol 18: 439–443

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  16. Abrams PH, Griffiths DJ (1979) The assessment of prostatic obstruction from urodynamic measurements and from residual urine. BJU Int 51: 129–134

    Article  CAS  Google Scholar 

  17. Oelke M, Höfner K, Wiese B et al (2002) Increase in detrusor wall thickness indicates bladder outlet obstruction. World J Urol 19: 443–452

    PubMed  Google Scholar 

  18. Andersson KE, Appell R, Cardozo LD et al (1999) The pharmacological treatment of urinary incontinence. BJU Int 84: 923–947

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  19. Abrams PH, Khoury S, Wein A (1999) 1st International Consultation on Incontinence. Health Publications Ltd., Plymouth, UK

  20. Hayes JS, Brunton LL (1982) Functional compartments of cyclic nucleotide action. J Cyclic Nucleotide Res 8: 1–16

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  21. Gillespie JL, Markering-van Ittersum M, de Vente J (2005) Expression of neuronal nitric oxide synthase (nNOS) and nitric oxide-induced changes in cGMP in the urothelial layer of the guinea pig bladder. Cell Tissue Res 321: 341–351

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  22. Bischoff E, Schramm M, Straub A et al (2003) BAY 41-2272: a stimulator of soluble guanylyl cyclase induces nitric oxide dependent penile erection. Urology 61: 464–467

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  23. Gacci M, del Popolo G, Macchiarella A et al (2007) Vardenafil improves urodynamic parameters in men with spinal cord injury: results from a single dose, pilot study. J Urol 178: 2040–2043

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

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Interessenkonflikt

Der korrespondierende Autor weist auf folgende Beziehungen hin: Diese Studie wurde mit einem Forschungsstipendium der Bayer Healthcare AG, Geschäftsbereich Bayer Vital GmbH (Leverkusen, Wuppertal), unterstützt. Die Autoren Drs. Peter Sandner und Ernst Ulbrich sind Mitarbeiter der Fa. Bayer Healthcare AG (Bayer Vital GmbH), Leverkusen/Wuppertal. Trotz des möglichen Interessenkonflikts ist der Beitrag unabhängig und produktneutral.

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Corresponding author

Correspondence to S. Ückert.

Additional information

Die in diesem Manuskript zusammengefassten Ergebnisse wurden im wissenschaftlichen Programm des 19. Arbeitstreffens des Forum Urodynamicum e.V., Amsterdam, Niederlande, 07.03. und 08.03.2008, präsentiert.

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Ückert, S., Sigl, K., Waldkirch, E. et al. Bedeutung von Phosphodiesteraseisoenzymen in der Kontrolle der humanen Detrusormuskulatur. Urologe 48, 764–769 (2009). https://doi.org/10.1007/s00120-009-1970-z

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