Dokument: Das Expressionsmuster der MicroRNA-1 und -21 und des Tumorsuppressorgens Programmed Cell Death 4 bei der anästhetischen Präkonditionierung mit Isofluran. - Molekularbiologische Untersuchung im Myokard der Ratte im Rahmen einer in vivo-Studie zum kardioprotektiven Effekt von Isofluran und den zugrunde liegenden Mechanismen -
| Titel: | Das Expressionsmuster der MicroRNA-1 und -21 und des Tumorsuppressorgens Programmed Cell Death 4 bei der anästhetischen Präkonditionierung mit Isofluran. - Molekularbiologische Untersuchung im Myokard der Ratte im Rahmen einer in vivo-Studie zum kardioprotektiven Effekt von Isofluran und den zugrunde liegenden Mechanismen - | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=48591 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20190225-142744-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Niestegge, Julia Klara [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Bauer, Inge [Gutachter] PD Dr. med. Aubin, Hug [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Das Auftreten eines Myokardinfarktes (MI) während und nach einer Operation (perioperativer MI = PMI) gilt als häufigste perioperative vaskuläre Komplikation bei nicht-kardialen Eingriffen und ist mit einer hohen Mortalität assoziiert. Neben der durch die Ischämie hervorgerufenen Myokardnekrose im Rahmen eines (perioperativen) MIs kann eine Reperfusion paradoxerweise weitere Schäden am Herzen zur Folge haben, die in ihrer Gesamtheit als Ischämie-Reperfusions (I/R) -Schaden bezeichnet werden. Eine wirksame Methode zum Schutz des Myokards vor I/R-Schäden stellt die anästhetische Präkonditionierung (APC) dar. Verglichen mit der ischämischen Präkonditionierung (IPC) gilt sie als ähnlich effektive und zugleich risikoärmere kardioprotektive Intervention. Neben den Erkenntnissen zu MicroRNA (miR) -Expressionsveränderungen unter dem Einfluss von IPC und Hypoxie ist die Rolle der miRs bei der APC bislang noch wenig erforscht. Die Bedeutung des Hypoxie-induzierbaren Faktors-1alpha (HIF-1α) für die APC und für definierte miRs lässt jedoch auf einen funktionellen Zusammenhang untereinander schließen. Daher war ein Ziel der Studie, den Effekt einer APC mit Isofluran auf die Expression der miR-1, -21 und das miR-21-Zielgen Programmed Cell Death 4 (PDCD4) unter Berücksichtigung einer an der miR-Regulation potentiellen Beteiligung von HIF-1α bzw. seinen Zielgenen im Myokard der Ratte zu untersuchen, um daraus Rückschlüsse auf molekulare Prinzipien der APC ziehen zu können. Ferner wurde das Nicht-Risikogebiet des Herzgewebes dahingehend untersucht, ob es im Rahmen einer APC und nachfolgenden I/R zu einem remote (fernen)-Effekt kommt, der Einfluss auf die Expression der untersuchten Faktoren nimmt.
Männliche Wistar-Ratten wurden randomisiert einer Sham-Behandlung, einer 30-minütigen Isofluranbehandlung, einer 25-minütigen Ischämie mit nachfolgender 120-minütiger Reperfusion oder einer Isofluranbehandlung mit anschließender I/R unterzogen (n = 6 pro Gruppe). Nach einer Versuchsdauer von 185 Minuten erfolgte die Herzentnahme. Die Expression der miR-1 und -21 sowie die der HIF-1α-Zielgene Hämoxygenase (HO)-1 und Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) wurde mit quantitativer Real-Time PCR (qRT-PCR) analysiert. Die Untersuchung der Expression des miR-21-Zielgens PDCD4 erfolgte mittels Western Blot Analyse. Statistik: t-Test, p < 0,05. Eine 30-minütige Isofluranbehandlung mit anschließender 155-minütiger Erholungsphase führte zu einer signifikanten Zunahme des miR-21-Expressionslevels (172 % ± 56 %; p < 0,05) verglichen mit Sham und rief keine Veränderung im Expressionslevel der miR-1 hervor. Die Isofluranexposition resultierte in einem Anstieg der HO-1- (131 % ± 76 %; n. s.) und der VEGF-mRNA-Expression (143 % ± 22 %, p < 0,005) im Vergleich zu Sham. Das Expressionslevel des PDCD4-Proteins wurde durch Isofluran nicht verändert. Isofluranbehandlung mit nachfolgender I/R hatte im Nicht-Risikogebiet der linken Koronararterie keinen signifikanten Effekt auf die Expression der miRs und der HIF-1α-Zielgene. Wesentliches Ergebnis der Studie ist, dass Isofluran zu einer Induktion der als hypoxia-regulated microRNA (HRM) identifizierten miR-21 im Rattenmyokard führt. Die signifikante VEGF-Expressionssteigerung könnte dabei indirekt auf eine Beteiligung von HIF-1α an der miR-21-Induktion hindeuten. Unter dem Einfluss von Isofluran mit nachfolgender I/R waren im präkonditionierten, jedoch nicht direkt der I/R ausgesetzten Herzgewebe keine Effekte von Isofluran nachweisbar. Dies könnte darauf hinweisen, dass es durch I/R möglicherweise zu einem remote-Effekt im Nicht-Risikogebiet kommt, der zu einer Nivellierung der zuvor gezeigten Expressionsveränderungen führt. Zur genauen Entschlüsselung myokardprotektiver APC-Mechanismen sind weitere Untersuchungen notwendig, um die APC mittels volatiler Anästhetika gezielt in der klinischen Praxis einsetzen und um somit die mit dem Auftreten von PMIs und I/R-Schäden assoziierte Morbidität und Mortalität reduzieren zu können.The occurrence of myocardial infarction (MI) during and after surgery (perioperative MI = PMI) is the most common perioperative vascular complication in noncardiac surgery and is associated with high mortality. In addition to ischemia-induced myocardial necrosis as part of a (perioperative) MI, reperfusion can paradoxically result in further damage to the heart, collectively referred to as ischemia-reperfusion (I/R) injury. An effective method of protecting the myocardium from I/R injury is called anesthetic preconditioning (APC). Compared to ischemic preconditioning (IPC), it is considered to be a similarly effective while at the same time a not as risky cardioprotective intervention. In addition to the findings on changes in microRNA (miR) expression under the influence of IPC and hypoxia, the role of miRs in APC is still poorly understood. However, the importance of hypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-1α) for APC and defined miRs suggests a functional relationship between them. Therefore, one of the aims of the study was to investigate the effect of APC with isoflurane on the expression of miR-1, -21 and miR-21 target gene Programmed Cell Death 4 (PDCD4) in rat myocardium, taking into account the potential involvement of HIF-1α and its target genes in miR regulation, in order to be able to draw conclusions about molecular principles of APC. In addition, the area of cardiac tissue not at risk was examined to determine whether a remote effect occurs in the context of APC and subsequent I/R, which influences the expression of the investigated factors. Male Wistar rats were randomly assigned to four groups (n = 6 each): sham treatment with no intervention, isoflurane treatment for 30 minutes, I/R with 25 minutes of ischemia and 120 minutes of reperfusion, and isoflurane treatment followed by I/R. The hearts were removed 185 minutes after the interventions were initiated. The expression of miR-1 and -21, HIF-1α target genes heme oxygenase (HO)-1, and vascular endothelial growth factor (VEGF) were then analyzed by quantitative real-time PCR (qRT-PCR). The expression of the miR-21 target gene PDCD4 was analyzed by Western blot. Statistics: t-test, p < 0.05. Isoflurane treatment followed by a 155-minute recovery period resulted in a significant increase in miR-21 expression levels (172 % ± 56 %, p < 0.05) compared to sham and did not change the expression level of miR-1. Isoflurane exposure led to an upregulation of HO-1 (131 % ± 76 %, n. s.) and VEGF mRNA expression (143 % ± 22 %, p < 0.005) compared to sham. The expression level of PDCD4 protein was not altered by isoflurane. Isoflurane treatment with subsequent I/R had no significant effect on the expression of miRs and HIF-1α target genes in the non-risk area of the left coronary artery. The principle finding of the study is that isoflurane leads to an induction of miR-21, which belongs to the group of hypoxia-regulated microRNAs (HRMs), in rat myocardium. The significant increase in VEGF expression could indirectly provide an indication of HIF-1α involvement in miR-21 induction. Under the influence of isoflurane with subsequent I/R, no effects of isoflurane were detectable in heart tissue preconditioned but not directly exposed to I/R. This may indicate that I/R could lead to a remote effect in the area not at risk, resulting in a leveling of the previously shown expression changes. In order to determine further myocardial protective mechanisms of APC, additional studies are needed to target APC in clinical practice using volatile anesthetics, thereby reducing morbidity and mortality associated with the onset of PMIs and I/R injury. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 25.02.2019 | |||||||
| Dateien geändert am: | 25.02.2019 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 26.04.2018 | |||||||
| Datum der Promotion: | 15.01.2019 |
