@phdthesis{Ruedebusch2014, author = {Julia R{\"u}debusch}, title = {Zellul{\"a}re Mechanismen der progressiven linksventrikul{\"a}ren Hypertrophie - Zeitabh{\"a}ngige Transkriptom- und Proteom{\"a}nderungen nach experimenteller Aortenstenose}, journal = {Time dependent transcriptomic and protemic changes in Heart Failure progression after transverse aortic constriction in mice}, url = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002098-8}, year = {2014}, abstract = {Die chronische Herzinsuffizienz (HI) bezeichnet das Unverm{\"o}gen des Herzens, die vom K{\"o}rper ben{\"o}tigte Blutmenge bedarfsgerecht zu bef{\"o}rdern und stellt in der Allgemeinbev{\"o}lkerung das Endstadium vieler Herzerkrankungen dar. Trotz gro{\"s}er Fortschritte in der medikament{\"o}sen Therapie ist die Prognose der HI auch heute noch schlecht. Der progrediente Verlauf erstreckt sich von einer kompensierten Herzhypertrophie mit aufrechterhaltener Pumpfunktion bis hin zu einer massiven Ventrikeldilatation mit stark eingeschr{\"a}nkter Herzfunktion und weist dementsprechend eine schlechte Prognose auf. Die zellul{\"a}ren Ver{\"a}nderungen auf Protein- und Genexpressionsebene w{\"a}hrend der Progression einer HI sind sehr komplex und trotz ausgiebiger wissenschaftlicher Arbeiten nicht ausreichend gekl{\"a}rt. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, in welcher Phase der Erkrankung spezifische {\"A}nderungen in der Genregulation entstehen und inwiefern sich diese auf den Ph{\"a}notyp auswirken. Auf Grund dessen besch{\"a}ftigt sich die vorliegende Arbeit mit den zeitabh{\"a}ngigen Ver{\"a}nderungen auf mRNA-und Proteinebene w{\"a}hrend der Progression der HI. Um alle Stadien beginnend von einer subklinischen Organsch{\"a}digung bis hin zur Ausbildung einer HI experimentell untersuchen zu k{\"o}nnen, wurde zun{\"a}chst ein Mausmodell etabliert, welches durch eine chronische Nachlasterh{\"o}hung mittels Einengung des Aortenlumens eine Myokardsch{\"a}digung durch eine arterielle Hypertonie simuliert (transverse aortic constriction, TAC). Die Herzfunktion der M{\"a}use wurde an den postoperativen Tagen 4, 14, 21, 28, 42, und 56 durch Messungen im Kleintier-MRT (Magnetresonanztomografie) evaluiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich die linksventrikul{\"a}re Ejektionsfraktion (LVEF) TAC-operierter M{\"a}use vom postoperativen Tag 4 zu 14 verschlechtert, bis Tag 42 auf einem konstanten Niveau h{\"a}lt und bis Tag 56 nochmals stark absinkt. Im Gegensatz dazu zeigten Sham-operierte M{\"a}use {\"u}ber den gesamten Zeitraum eine stabile LVEF. Ein vergleichbarer stufenartiger Verlauf konnte bei den Parametern der linksventrikul{\"a}ren Masse und den endsystolischen bzw. enddiastolischen Volumina beobachtet werden. Zus{\"a}tzlich konnte durch histologische Untersuchungen zu den verschiedenen postoperativen Zeitpunkten eine verst{\"a}rkte Fibrosierung des Herzgewebes nach der TAC-OP aufgezeigt werden. F{\"u}r die longitudinalen Transkriptom- und Proteomuntersuchungen wurden die Herzen (jeweils linke und rechte Ventrikel) nach den MRT-Messungen entnommen, gruppen- und zeitpunktspezifisch gepoolt und einer Microarray- bzw. massenspektrometrischen Analyse unterzogen. Auf Transkriptomebene zeigten sich vor allem an den Tagen 4 und 56 starke TAC-induzierte Ver{\"a}nderungen im Expressionsmuster, wohingegen der Zeitraum zwischen 14 und 42 Tagen weniger differenziell exprimierte Gene aufwies. Der Verlauf der Erkrankung konnte anhand bereits bekannter Hypertrophie- und HI-marker sehr gut charakterisiert werden. So zeigten Nppa (ANP) und Nppb (BNP) im linken Ventrikel bereits kurz nach Aortenstenose stark erh{\"o}hte Expressionslevel, die {\"u}ber die gesamte Versuchsdauer erhalten blieben. Weiterhin wurde die Expression von Genen reguliert, die an kardialen Remodelingprozessen ma{\"s}geblich beteiligt sind, wie beispielsweise Acta1 (a-Aktin), Myh7 (b-Myosin Heavy Chain) und Postn (Periostin). Im Vergleich beider Ventrikel zeigte der rechte Ventrikel bez{\"u}glich der Anzahl der regulierten Gene als auch bei der Expression HI-assoziierter Gene eine verz{\"o}gerte und weniger stark ausgepr{\"a}gte Reaktion. In den linken Ventrikeln wurden vor allem die Gene reguliert, deren Genprodukte der extrazellu{\"a}ren Matrix angeh{\"o}ren. Eine Validierung der Microarray-Ergebnisse mittels realtime-PCR konnte die Richtigkeit der Analysemethode sehr pr{\"a}zise best{\"a}tigen. Da diese anhand ausgew{\"a}hlter Gene auf Einzeltierebene durchgef{\"u}hrt wurde, konnte zus{\"a}tzlich auf Korrelation zwischen mRNA-Expression und den kardialen Funktionsparametern getestet werden. Wie erwartet spiegelten die Epressionslevel der HI-assozierten Markergene Nppa (ANP), Nppb (BNP) und Myh7 (b-Myosin Heavy Chain) die progressive Verschlechterung der Herzfunktion wider. Zus{\"a}tzlich konnten durch die Validierung und Korrelationsanalysen weitere interessante Kandidatengene, wie beispielsweise Sfrp2 (Secreted frizzled-related protein 2) und Wisp2 (WNT1-inducible signaling pathway protein 2) f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Studien identifiziert werden. Auch auf Proteomebene konnten vergleichbare Ergebnisse erzielt werden. Auch hier zeigte der linke Ventrikel eine deutlich ausgepr{\"a}gtere Reaktion auf die Druck{\"u}berlastung, der rechte Ventrikel antwortete deutlich schw{\"a}cher und verz{\"o}gert. {\"A}nderungen im Proteinmuster nach TAC waren in den linken Ventrikeln vor allem an den Tagen 14, 21 und 28 stark ausgepr{\"a}gt. Ingenuity Pathway Analysen der ver{\"a}nderten Proteine weisen auf Ver{\"a}nderungen im Kalzium-, Rho A- und PKA-Signaling vor allem zu den fr{\"u}hen Zeitpunkten hin, wohingegen zu sp{\"a}teren Zeitpunkten haupts{\"a}chlich metabolische Prozesse betroffen waren.}, language = {de} }