Dokument: Veränderungen auf Ebene der Genexpression aufgrund von Herzinsuffizienz bei p38 MAPKalpha KO-Mäusen
| Titel: | Veränderungen auf Ebene der Genexpression aufgrund von Herzinsuffizienz bei p38 MAPKalpha KO-Mäusen | |||||||
| Weiterer Titel: | Alterations in gene expression levels due to heart failure in cardiac p38 MAPKalpha KO mice | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=61534 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20230104-084608-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Pfeffer, Mirjam Rosina [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Gödecke, Axel [Gutachter] Dr. Raupach, Annika [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | p38 MAPKalpha, Herzinsuffizienz, CXCL5, IL6, LOX, CTGF, Genexpression | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | P38 mitogen-aktivierte Proteinkinase α (p38 MAPKα) spielt bei Hypertrophieprozessen des
Herzens eine wichtige Rolle und man weiß heute, dass p38 MAPKα unter anderem durch Angiotensin II (AngII) aktiviert wird. Aktuell herrschen aber widersprüchliche Meinungen, ob die Aktivierung von p38 MAPKα vorteilhaft oder schädlich im Rahmen einer erhöhten Nachlast des Herzens ist. Da p38 MAPKα bei der Transkription einer Vielzahl von Genen eine regulatorische Funktion übernimmt, untersucht die vorliegende Arbeit die Rolle von p38 MAPKα auf Ebene der Genexpression im Rahmen erhöhter Nachlast. Hierfür wurden durch Kreuzung von p38 flox/flox Mäusen mit SM22α- oder α-MHC credeletierten Mäusen zwei p38 MAPKα Knock-Out (KO)-Mausmodelle generiert. Dies führt im Falle des SM22p38α KO-Modells zu einem KO von p38 MAPKα in glatten Gefäßmuskelzellen und Kardiomyozyten. Das zweite KO-Modell ist durch Tamoxifen induzierbar und Kardiomyozyten-spezifisch (iCMp38α). AngII (1.5 mg/kg/Tag) wurde mithilfe osmotischer Minipumpen injiziert, um eine Nachlasterhöhung des Herzens auszulösen. Die Genexpression des Herzens wurde anschließend sowohl mittels Mikroarray-Methode (Agilent 8x60 Mouse Array), als auch durch quantitative Echt-Zeit (q)-PCR untersucht. Basierend auf den Mirkroarray-Daten wurden 15 Gene ausgewählt, die eine deutlich veränderte Genexpression aufwiesen. Anschließend wurden das Genexpressionsniveau im zeitlichen Verlauf mittels qPCR untersucht, wobei die Genexpression zu vier Zeitpunkten gemessen wurde: vor der AngII-Gabe (baseline; Ausgangswert), nach 12, 24 und 48 Stunden (h). Die Ergebnisse der Microarray-Analyse zeigte unter basalen Bedingungen lediglich minimale Veränderungen auf Ebene der Genexpression zwischen Kontrollen und p38MAPKα KO Mäusen. Nach 48 h AngII-Behandlung dagegen waren signifikante Veränderungen von über 8162 verändert exprimierten Genen (p<0.01) messbar. In der Auswertung des zeitlichen Verlaufs mittel qPCR zeigte sich für alle 15 gemessenen Gene eine ähnliche Regulation innerhalb der ersten 12 h sowohl in Kontroll- als auch in KO-Mäusen. Zwischen 12 h und 24 h zeigte sich dann aber ein signifikanter Expressionsunterschied einiger Gene zwischen Kontrollund p38 MAPKα KO-Tieren. Es konnten Zytokine (IL-6, IL-1b) und Chemokine (Cxcl1, Cxcl5, Ccl2) im Herzen der p38 MAPKα KO Mäuse identifiziert werden, die bereits nach 24 h ein signifikant erhöhtes Expressionsniveau zeigten und nach 48 h bereits wieder eine Expressionsabnahme aufwiesen. Mit Schwerpunkt auf Genen, von denen man heute weiß, dass sie im Rahmen des kardialen Glukosestoffwechsels wichtig sind, zeigte sich eine signifikante Expressionssteigerung von PDP2 und GLUT4 in Kontrolltieren nach 48 h, während das Expressionsniveau von p38 MAPKα KO-Mäusen unverändert blieb. Dies weist darauf hin, dass im Herzen von p38 MAPKα KO-Tieren ein energetisches Problem auftritt. Kontrolltiere scheinen dagegen auf die erhöhte Nachlast des Herzens mit einer Expressionssteigerung dieser Gene zu reagieren und sich damit den veränderten Druckverhältnissen anzupassen. Darüber hinaus zeigte sich eine massive Expressionssteigerung für Gene des extrazellulären Remodeling (Ctgf, Lox) in p38 MAPKα KO-Mäusen nach 48 h der AngII-Behandlung. Dies weist darauf hin, dass auf Ebene der Genexpression remodeling- und profibrotische Prozesse angestoßen werden, welche zu einer massiven linksventrikulären Dialatation in p38 MAPKα KO-Herzen beitragen. Zusammenfassend scheint die Aktivierung von p38 MAPKα im Rahmen von erhöhter Druckbelastung des Herzens bereits in der frühen Phase (zwischen 12 h und 24 h) eine wichtige Rolle im Rahmen der Adaptions- und Hypertrophieprozesse zu spielen. Laut den erhobenen Daten, spielt p38MAPKα eine protektive Rolle im Rahmen von erhöhter Nachlast und induziert kardiale Remodeling-Prozesse durch Einwirkung auf Gene des kardialen Glukosestoffwechsels, der Inflammation und der extrazellulären Matrix.p38 MAPKinase α plays an important role during cardiac hypertrophic processes and is known to be activated downstream of AngiotensinII (AngII) signaling. Presently there are contradictory opinions if activation of p38MAPKα is beneficial or detrimental once the heart has to cope with a higher afterload. As p38MAPKα is highly involved in transcriptional regulation of a plethora of genes, we analyzed the role of p38MAPKα in the context of pressure overload on the level of gene expression. Therefore, two p38MAPKα Knock-out (KO) mouse models were generated by crossbreeding p38 flox/flox mice either with SM22α- or α-MHC cre-deleter mice to achieve either a KO in vascular smooth muscle cells and cardiomyocytes (SM22p38α) or a tamoxifen inducible cardiomyocyte specific p38MAPKα KO (iCMp38α). AngII (1.5 mg/kg/day) was applied via osmotic mini pumps to induce pressure overload. Gene expression in the heart was analyzed via a microarray approach (Agilent 8x60K Mouse Array) and by quantitative Real-Time (q)- PCR. Based on the microarray data we singled out several genes, which were highly deregulated and analyzed them in a timeline at baseline and after 12 h, 24 h and 48 hours (h) of AngII-treatment by qPCR. Microarray analysis revealed under basal conditions only minor changes in cardiac gene expression but after 48 h of AngII-treatment significant alterations between control and p38MAPKα KO mice were visible (8162 differentially expressed genes, p<0.01). Timeline analysis by qPCR showed for all investigated genes a similar regulation during the first 12 hours of AngII-treatment. But between 12 h and 24 h the level of gene expression was deregulated between control and p38MAPKα KO mice. We identified several cytokines (IL-6, IL1ß) and chemokines (Cxcl1, Cxcl5, Ccl2) in the heart of p38MAPKα KO mice which were highly upregulated after 24 h and which already dropped again after 48 h. Focusing on genes, which are known to be important for the cardiac metabolism, we could show an upregulation of PDP2 and GLUT4 in WT mice after 48 h, while this was not visible in KO mice. This suggest that an energetic depression might occur in hearts of KO mice. WT mice seem to adapt by upregulation of these genes involved in glucose metabolism. Moreover, genes which are known to be important for extracellular matrix remodeling as Ctgf and Lox were highly upregulated in KO hearts after 48 h of AngII-treatment indicating that an increased ECM remodeling and profibrotic processes contribute to the rapid left ventricular dilation in KO mice. Taken together, the main activation of p38MAPKα in cardiac hypertrophic response, seems to occur between 12 h and 24 hafter induction of pressure overload. According to our data p38MAPKα is protective in pressure overload induced cardiac remodeling by influencing genes of cardiac metabolism, inflammation and ECM remodeling. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Herz- und Kreislaufphysiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 04.01.2023 | |||||||
| Dateien geändert am: | 04.01.2023 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 27.07.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 06.12.2022 |
