Dokument: Einfluss eines siRNA-vermittelten Knockdowns von Foxo1 und Mtor in valvulären Interstitialzellen unter diabetischen Stoffwechselbedingungen
| Titel: | Einfluss eines siRNA-vermittelten Knockdowns von Foxo1 und Mtor in valvulären Interstitialzellen unter diabetischen Stoffwechselbedingungen | |||||||
| Weiterer Titel: | Effects of siRNA-mediated knockdown of Foxo1 and Mtor in valvular interstitial cells under diabetic metabolic conditions | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=74219 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20260818-155404-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Kraft, Felix Alexander [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Payam Akhyari [Gutachter] Prof. Dr. med. Timm Joachim Filler [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die kalzifizierende Aortenklappenerkrankung (CAVD) ist die häufigste Herzklappenerkrankung weltweit und führt durch progressive Fibrosierung und Kalzifizierung der Aortenklappe zur symptomatischen Aortenklappenstenose. Der kardiovaskuläre Risikofaktor Diabetes ist hier mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung einer Aortenklappenstenose assoziiert. Die Erforschung beteiligter Signalwege ist daher von großer Bedeutung.
Eine zentrale Rolle in der Pathogenese der CAVD spielen valvuläre Interstitialzellen (VICs), die unter diabetischen Stoffwechselbedingungen eine Insulinresistenz entwickeln können. Darüber hinaus werden Insulin-sensitive mitogene Signalwege aktiviert, welche essenzielle zelluläre Prozesse wie Wachstum, Proliferation, Metabolismus und Apoptose regulieren. Von besonderer Bedeutung ist hierbei der dem Insulinrezeptor nachgeschaltete AKT/GSKα/β-Signalweg. In VICs werden unter anderem die Signalproteine FOXO1 und MTOR durch diabetische Bedingungen reguliert. In vitro-Untersuchungen deuten ebenfalls darauf hin, dass die Insulinresistenz in VICs MTOR-vermittelt ist. Der Einfluss dieser mitogenen Signalwege im Kontext von CAVD und Diabetes ist bislang jedoch nur unzureichend charakterisiert. Zur genaueren Untersuchung der Rolle von FOXO1 und MTOR in VICs unter diabetischen Stoffwechselbedingungen wurden VICs aus Schafsherzklappen isoliert und in einer zweidimensionalen Zellkultur gehalten. Die gezielte Herunterregulation der Foxo1 und Mtor-mRNA erfolgte mittels siRNA-Transfektion über eine Woche. Zur Simulation diabetischer Bedingungen wurden die Zellen entweder unter normoglykämischen (NG) oder hyperglykämischen (HG) und hyperinsulinämischen (HI) Bedingungen kultiviert. Anschließend wurden Zelllysate und -überstände hinsichtlich der Expression CAVD-relevanter Marker auf mRNA- und Proteinebene analysiert. Zusätzlich wurden Interaktionen von Foxo1 und Mtor mit AKT sowie dem ERK1/2-Signalweg untersucht, um regulatorische Zusammenhänge innerhalb mitogener Signalwege in VICs zu charakterisieren. Für den Foxo1-Knockdown (siFoxO1) konnte eine signifikante Herunterregulation des αSMA-Proteins sowie der Acta2- und Col1a1-mRNA unter NG-Bedingungen erzielt werden. Unter HG+HI-Bedingungen führte siFoxo1 zu einer signifikanten Hochregulation des MMP9- und MTOR-Proteins. Sowohl unter NG-, als auch HG+HI-Bedingungen wurden die Has2- und Opn-mRNA-Expression sowie die ERK2-Proteinexpression hochreguliert. Die Dcn-mRNA-Expression wurde unter beiden Bedingungen herunterreguliert. Die Expression der Mmp2-, Mmp9- und Bgn-mRNA, des ALP-, MMP2-, AKT- und ERK1-Proteins, der Kollagenhelices und der HA blieben unbeeinflusst. Der Mtor-Knockdown (siMtor) führte zu einer signifikanten Hochregulation des ERK1-Proteins unter NG-Bedingungen, während die Col1a1-mRNA signifikant herunterreguliert wurde. Unter HG+HI-Bedingungen kam es zu einer signifikanten Herunterregulation der Mmp2-mRNA-Expression. Sowohl unter NG-, als auch HG+HI-Bedingungen wurden das αSMA-, FOXO1- und ERK2-Protein signifikant hochreguliert, während die Dcn-mRNA-Expression signifikant herunterreguliert wurde. Die Expression der Acta2-, Opn-, Col1a1-, Mmp9-, Has2- und Bgn-mRNA, des ALP-, MMP9- und AKT-Proteins, der Kollagenhelices und der HA blieben von siMtor unbeeinflusst. Die Ergebnisse zeigen, dass Foxo1 und Mtor Schlüsselmoleküle der CAVD beeinflussen, wobei sich ihre Effekte unter diabetischen Stoffwechselbedingungen teilweise unterscheiden. Eine eindeutige protektive oder schädigende Rolle lässt sich aufgrund der heterogenen Wirkungen derzeit nicht ableiten. Zudem weisen die Daten auf eine gegenseitige Regulation von Foxo1 und Mtor sowie auf deren Interaktion mit dem ERK1/2-Signalweg hin, was auf komplexe Regulationsmechanismen zwischen den einzelnen mitogenen Signalwegen in VICs schließen lässt.Calcific aortic valve disease (CAVD) is the most common heart valve disease worldwide and leads to symptomatic aortic valve stenosis through progressive fibrosis and calcification of the aortic valve. The cardiovascular risk factor diabetes is associated with an increased risk of developing aortic valve stenosis. Research into the involved signaling pathways is therefore of great importance. Valvular interstitial cells (VICs) play a central role in the pathogenesis of CAVD, as they can develop insulin resistance under diabetic metabolic conditions. In addition, insulin-sensitive mitogenic signaling pathways are activated, which regulate essential cellular processes such as growth, proliferation, metabolism, and apoptosis. The AKT/GSKα/β signaling pathway downstream of the insulin receptor is of particular importance here. In VICs, the signaling proteins FOXO1 and MTOR, among others, are regulated by diabetic conditions. In vitro studies also suggest that insulin resistance in VICs is MTOR-mediated. However, the influence of these mitogenic signaling pathways in the context of CAVD and diabetes has not yet been sufficiently characterized. To investigate the role of FOXO1 and MTOR in VICs under diabetic metabolic conditions in more detail, VICs were isolated from sheep heart valves and maintained in a two-dimensional cell culture. Foxo1 and Mtor mRNA were specifically downregulated by siRNA transfection over a period of one week. To simulate diabetic conditions, the cells were cultured under either normoglycemic (NG) or hyperglycemic (HG) and hyperinsulinemic (HI) conditions. Cell lysates and supernatants were then analyzed for the expression of CAVD-relevant markers at the mRNA and protein levels. In addition, interactions of Foxo1 and Mtor with AKT and the ERK1/2 signaling pathway were investigated to characterize regulatory relationships within mitogenic signaling pathways in VICs. Foxo1 knockdown (siFoxo1) resulted in significant downregulation of αSMA protein as well as Acta2 and Col1a1 mRNA under NG conditions. Under HG+HI conditions, siFoxo1 led to a significant upregulation of MMP9 and MTOR protein. Under both NG and HG+HI conditions, Has2 and Opn mRNA expression as well as ERK2 protein expression were upregulated. Dcn mRNA expression was downregulated under both conditions. The expression of Mmp2, Mmp9 and Bgn mRNA, ALP, MMP2, AKT, and ERK1 protein, collagen helices, and HA remained unaffected. Mtor knockdown (siMtor) led to significant upregulation of ERK1 protein under NG conditions, while Col1a1 mRNA was significantly downregulated. Under HG+HI conditions, there was significant downregulation of Mmp2 mRNA expression. Under both NG and HG+HI conditions, αSMA, FOXO1, and ERK2 protein were significantly upregulated, while Dcn mRNA expression was significantly downregulated. The expression of Acta2, Opn, Col1a1, Mmp9, Has2, and Bgn mRNA, ALP, MMP9, and AKT protein, collagen helices, and HA remained unaffected by siMtor. The results show that Foxo1 and Mtor influence key molecules of CAVD, although their effects differ somewhat under diabetic metabolic conditions. Due to the heterogeneous effects, it is currently not possible to deduce a clear protective or damaging role. In addition, the data indicate mutual regulation of Foxo1 and Mtor as well as their interaction with the ERK1/2 signaling pathway, suggesting complex regulatory mechanisms between the individual mitogenic signaling pathways in VICs. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 18.08.2026 | |||||||
| Dateien geändert am: | 18.08.2026 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 06.03.2026 | |||||||
| Datum der Promotion: | 11.08.2026 |
