Autophagische Prozesse bei kindlichen Kardiomyopathien

Abstract

Herzinsuffizienz im Kindesalter kann durch Kardiomyopathien verursacht werden. Die zugrunde liegenden Pathomechanismen, die zu einem Funktionsverlust der Herzmuskelzellen führen, sind noch nicht ausreichend verstanden. Insbesondere zu Kardiomyopathien im Kindesalter liegen bisher nur wenige Daten vor. Untersuchungen von Herzmuskelgewebe von Patient/innen mit einer Kardiomyopathie sind daher wichtig, um Diagnose- und Therapiemöglichkeiten zu erweitern. In der vorliegenden Arbeit wurden Herzmuskelproben aus dem Kinderherzzentrum und Zentrum für angeborene Herzfehler der Justus-Liebig-Universität Gießen aus dem Zeitraum 2016 bis 2018 untersucht. Klinische Parameter wurden anhand einer Datenbank des Kinderherzzentrums und Instituts für Neuropathologie erhoben. Ziel der Arbeit war es, Proteinexpressionen im Herzmuskel mit Hilfe der Western Blot (WB) Methode zu analysieren, wobei insbesondere die Proteine untersucht wurden, die bei autophagischen Prozessen eine Rolle spielen. In der quergestreiften Muskulatur wird der Abbau von beschädigten Proteinen insbesondere durch eine Chaperon-assistierte selektive Autophagie (CASA) reguliert. Beim Herzmuskel spielt sie durch die hohe und dauerhafte Kontraktilitätsleistung eine besondere Rolle. In der vorliegenden Arbeit wurde an Herzmuskelgewebe aus explantiertem Gewebe oder von Myektomien untersucht, ob es Unterschiede in den Autophagie-Prozessen zwischen DCM, HCM und weitere Herzerkrankungen, wie zum Beispiel hypoplastisches Linksherzsyndrom, gibt. Dafür wurde Gewebe von 17 Patienten im Alter von 2 Monaten bis 23 Jahren (71 % männlich) untersucht. 35 % der Patienten hatten eine DCM, 24 % eine HCM und 41 % eine weitere Form einer Herzerkrankung. Mit der WB Analyse lassen sich die Autophagie assoziierten Proteine in den Proben gut darstellen. Insgesamt zeigte sich eine hohe Variabilität der Expressionsmuster. Wir konnten dennoch eindeutige Tendenzen feststellen. Bei der DCM sind die Befunde vereinbar mit einer überforderten und infolgedessen dysregulierten CASA im Vergleich zu Patienten mit weiteren Herzerkrankungen. Bei der HCM sprechen die Ergebnisse für eine defekte CASA. Interessanterweise konnten wir eine Korrelation einzelner Autophagieproteine (LC3-I und WIPI1) mit dem niedrigsten EF-Wert nachweisen. Eine Besonderheit ist die Analyse eines Patienten mit einer, bisher als nicht sicher pathogen beschriebenen, Mutation im FLNC Gen (p.Ala2430Val), sowie eines Patienten mit mitochondrialer Erkrankung (Mutation im TAZ-Gen, TAZ C280C>G BARTH, Barth-Syndrom) und die erneute Analyse eines Patienten mit BAG3 Pro209Leu-Mutation, welche bisherige Ergebnisse bestätigte. Eine große Limitation der Studie ist das Fehlen von Kontrollgewebe gesunder Probanden. Zusammenfassend konnte erstmalig an Gewebe von kindlichen Kardiomyopathien gezeigt werden, dass Autophagieproteine eine große Rolle bei der Pathogenese von Herzinsuffizienzen spielen und unterschiedlich stark reguliert werden. Die Befunde müssen mit weiteren Methoden, wie Immunfluoreszenzfärbungen, validiert werden. Neuere Methoden, wie zum Beispiel Massenspektrometrie, können dabei helfen, eine größere Anzahl von Proteinen zu untersuchen.