Dokument: Purinabhängige Aktivierung des Inflammasoms in epikardialen Progenitorzellen nach Myokardinfarkt

Titel:	Purinabhängige Aktivierung des Inflammasoms in epikardialen Progenitorzellen nach Myokardinfarkt
Weiterer Titel:	Purine-dependent activation of the inflammasome in epicardial progenitor cells after myocardial infarction
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=63607
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230914-105251-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Leberling, Stella [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,97 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 06.09.2023 / geändert 06.09.2023
Beitragende:	Prof. Dr. Schrader, Jürgen [Gutachter] PD Dr. rer. nat. Temme, Sebastian [Gutachter]
Stichwörter:	Inflammasom, EPDC
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Weltweit führen ischämische Herzerkrankungen, darunter der akute Myokardinfarkt (MI), trotz fortschreitender therapeutischer Möglichkeiten die Todesursachenstatistik an. Die im Rahmen eines MI abgestorbenen Kardiomyozyten werden durch eine bindegewebige Narbe ersetzt, mit der eine Beeinträchtigung der Herzfunktion einhergeht. Im zeitlichen V erlauf drohen Herzschwäche bis hin zum transplantationspflichtigen Herzversagen. Aus dem Epikard stammende Zellen (EPDC) spielen eine zentrale Rolle bei der embryonalen Herzentwicklung und tragen zur Bildung von koronaren Gefäßvorläufern, Fibroblasten und Kardiomyozyten bei. Im erwachsenen Herzen werden EPDC durch MI reaktiviert und gelten als endogene Quelle für Zellen und insbesondere regulatorische parakrine Faktoren, die die umliegenden Zellen im Infarktareal beeinflussen können. Dazu gehört das pro-reparative Zytokin IL-6, dessen Expression in EPDC durch extrazelluläres Adenosin über dessen Rezeptor A2B induziert wird. Generell wird die Bildung von IL-6 in hohem Maße durch das zentrale pro-inflammatorische Zytokin IL-1β bestimmt, das durch Inflammasome gebildet wird. Diese Multiproteinkomplexe mit Caspase-1 als Effektor-Enzym wurden bereits in Kardiomyozyten und kardialen Fibroblasten sowie in nach MI infiltrierenden Immunzellen nachgewiesen. Das NLRP3-Inflammasom ist der klinisch bedeutsamste Inflammasom-Typ und kann unter anderem durch extrazelluläres ATP über die Rezeptoren P2X4 und P2X7 aktiviert werden. EPDC können ATP aktiv freisetzen, insbesondere nach Aktivierung des Adenosin-Rezeptors A2B. Da EPDC eine einzigartige Zellpopulation darstellen, deren vielfältiges biologisches Profil noch nicht vollständig aufgeklärt ist, stellte sich die Frage, ob auch nach MI reaktivierte EPDC ein aktives Inflammasom besitzen und in welchem Maße das purinerge Signalsystem Einfluss auf die mögliche Aktivierung des Inflammasoms in diesen Zellen hat. Darüber hinaus war von Interesse herauszufinden, ob die zuvor beschriebene A2B-Rezeptor-abhängige Induktion von IL-6 in EPDC Inflammasom- abhängig erfolgt. Um dies zu untersuchen, wurden in kultivierten adulten EPDC, die fünf Tage nach operativ induzierter Ischämie und Reperfusion aus Rattenherzen isoliert wurden, nach Zugabe von Aktivatoren bzw. Inhibitoren des purinergen Signalsystems einerseits Analysen der Genexpression mittels quantitativer real-time PCR, andererseits Zytokinmessungen mittels Multiplex-Assay durchgeführt. Zudem wurde Caspase-1-Aktivität direkt mittels einer Lumineszenz-basierten Methode nachgewiesen. Die Ergebnisse erbrachten den Nachweis eines aktiven NLRP3-Inflammasoms in EPDC, das durch ATP über seinen Rezeptor P2X7, aber auch in geringerem Maße durch Adenosin über A2B, aktiviert werden kann. Die A2B-Rezeptor- I abhängige IL-6 Induktion schien jedoch in EPDC unabhängig von der Inflammasomaktivität zu sein. Darüber hinaus konnte eine basale Expression von TNC in EPDC nachgewiesen werden. Zusammengefasst deuten die Ergebnisse darauf hin, dass EPDC durch Bildung von TNC und extrazellulärem ATP ihr Inflammasom autokrin aktivieren könnten und so pro-inflammatorisches IL-1β produzieren. Die Freisetzung parakriner Faktoren hat unmittelbaren Einfluss auf das interstitielle Milieu, dem letztlich alle Zellen im Infarktgebiet ausgesetzt sind, die zusammen die Umbauprozesse nach MI bestimmen. Die weitere Erforschung des Potentials und Regulation der einzigartigen Zellpopulation der EPDC erscheint somit vielversprechend für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze zur Vermeidung der gefürchteten Langzeitfolgen nach MI. Ischemic heart diseases, including acute myocardial infarction (MI), are in worldwide statistics the leading cause of death, despite advancing therapeutic options. Cardiomyocytes that die in the infarcted area are replaced by a fibrous scar that impairs cardiac function. Over time, there is an increasing risk of cardiac insufficiency up to heart failure requiring a transplant. Epicardium- derived cells (EPDC) play a central role in embryonic heart development and contribute to the formation of coronary artery progenitors, fibroblasts and cardiomyocytes. In the adult heart, EPDCs are reactivated by MI and are thought to be an endogenous source of cells and particularly regulatory paracrine factors that can affect surrounding cells in the infarcted area. These include the pro-reparative cytokine IL-6, whose expression in EPDC is induced by extracellular adenosine via its receptor A2B. In general, the production of IL-6 is highly regulated by the central pro- inflammatory cytokine IL-1β, which is produced by inflammasomes. These multiprotein complexes with caspase-1 as effector enzyme have already been detected in cardiomyocytes and cardiac fibroblasts as well as immune cells that infiltrate after MI. The NLRP3 inflammasome is the clinically most important type of inflammasome and can be activated by extracellular ATP via the receptors P2X4 and P2X7. EPDC can release ATP in an active manner, especially after activation of adenosine receptor A2B. Since EPDC represent a unique cell population whose diverse biological profile has not been fully elucidated yet, the question arose, whether EPDC reactivated after MI also have an active inflammasome and to what extent purinergic signaling influences the potential inflammasome activation in these cells. In addition, there was the question, whether the previously described A2B receptor-dependent induction of IL-6 in EPDC is inflammasome-dependent. To investigate this, gene expression analyzes using quantitative real-time PCR and cytokine measurements using multiplex assays were performed after addition of purinergic signaling activators or inhibitors in cultivated adult EPDC isolated from rat hearts five days after surgically induced ischemia and reperfusion. In addition, caspase-1 activity was directly assessed using a luminescence-based assay. The results provided evidence of an active NLRP3 inflammasome in EPDC, which can be activated by ATP via its receptor P2X7, but also to a lesser extent by adenosine receptor A2B signaling. However, the A2B receptor-dependent IL-6 induction appeared to be independent of inflammasome activity in EPDC. Additionally, a basal expression of TNC in EPDC could be detected. Taken together, the results indicate that EPDC might activate their inflammasome in an autocrine manner by production of TNC and extracellular ATP, thereby releasing pro-inflammatory IL-1β. The release of paracrine factors has a direct impact on the interstitial environment to which all cells in the infarcted area are exposed, that together contribute to tissue remodeling after MI. III Further research regarding the potential and regulation of the unique cell population of EPDC may pave the way for the development of new therapeutic approaches targeting the detrimental consequences of MI.
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Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	14.09.2023
Dateien geändert am:	14.09.2023
Promotionsantrag am:	14.03.2023
Datum der Promotion:	27.07.2023