Charakterisierung des Expressionsmusters und der aktivierten Signalkaskaden ausgewählter CTRPs im adulten Myokard

Abstract

Im Gegensatz zum Adiponektin ist die Expression der CTRPs nicht nur auf das Fettgewebe beschränkt. CTRPs scheinen in verschiedenen Organenexprimiert zu werden, wobei die zellspezifische Expression noch nicht ausreichend untersucht worden ist.Die meisten CTRPs sind im linken Ventrikel exprimiert, wobei Kardiomyozyten in erster Linie CTRP9, 12 und 13 exprimieren. Kardiale Endothelzellen weisen eine deutliche mRNA-Expression von CTRP1, 5, 6, 7, 12 und 15 auf, während Fibroblasten weitestgehend alle analysierten CTRPs exprimieren. Zusätzlich wurde in den gleichen Zelltypen die mRNA-Expression von AdipoR1, AdipoR2 und T-Cadherin analysiert. Die mRNA-Expression aller drei war in kardialen Endothelzellen am höchsten. Weiterführend wurde die zellspezifische kardiale mRNA-Expression ausgewählter CTRPs in jungen Ratten (6 Monate) mit oder ohne kalorischer Restriktion (-30% kcal für 3 Monate) und alten Ratten (27 Monate) miteinander verglichen. Die Expression von CTRP1, 5 und 9 war in den Endothelzellen der alten Ratten höher wie in den Endothelzellen der jungen. Im Gegensatz dazu ist die Expression von CTRP9 in Kardiomyozyten der jungen Ratten höher als in den der alten Ratten.Adulte Rattenkardiomoyzyten wurden mit rekombinantem Adiponektin und CTRP1, 2, 3, 6, 7, 9, 10 in Abhängigkeit der Zeit und Konzentration stimuliert. Adiponektin und die meisten der untersuchten CTRPs konnten die AMPK und die ACC phosphorylieren. Die zeitabhängige Phosphorylierung dieser beiden war signifikant unterschiedlich. Die konzentrationsabhängige Phosphorylierung von AMPK und ACC war i.d.R. bei einer Konzentration von 2 µg/ml der verwendeten CTRPs signifikant. Mit der Verwendung von spezifischer siRNA konnte in adulten Kardiomyozyten ein signifikanter Knockdown der mRNA-Expression von AdipoR1 und AdipoR2 erzielt werden. Obwohl die Erstbeschreibung der CTRPs keine zehn Jahre zurückliegt, konnte bereits einigen CTRPs u.a. eine insulinsensitive und kardioprotektive Eigenschaft zugeschrieben werden. Weitere Untersuchungen müssen allerdings folgen, um die genaue Rolle der CTRPs bei der Entstehung der Adipositas und des Metabolischen Syndroms zu erklären. Unlike adiponectin the CTRP expression is not restricted to the adipose tissue. CTRPs seem to be widely expressed in different rat organs. The cell specific expression has not been conclusively investigated.Most CTRPs are expressed in the left ventricle, but cardiomyocytes express mainly CTRP9, 12 and 13and only low levels of CTRP2, 5, 7 and 15. Endothelial cells demonstrate high levels of CTRP1, 5, 6, 7, 12 and 15, while fibroblasts express all analysed CTRPs with the exception of CTRP9 and 13. In addition to these data we analyzed the expression of AdipoR1, AdipoR2 and T-Cadhern in the same cell types. All of the three were most highly expressed in endothelial cells. However, the expression of AdipoR1 is quite similar to cardiomyocytes and endothelial cells. Furthermore, the cardiac expression of selected CTRPs was compared in these cell types isolated from left ventricles of young (6 months) and old rats (27 months), receiving either control diet or caloric restriction (-30%) for 3 months. The expression of CTRP1, 5 and 9 is higher in cardiac ECs from old rats compared to ECs from young rats but not modified after caloric restriction. The expression of CTRP9 in cardiomyocytes is higher in young rats compared to cardiomyo-cytes from old rats, while no major age or diet-related expressional changes were observed in cardiac fibroblast.Adult rat cardiomyocytes were stimulated with full-length CTRP1, 2, 3, 6, 7, 9, 10 or recombinant adiponectin in a time- and dose-dependent manner. Adiponectin and most of the investigated CTRPs were able to phosphorylate AMPK at Thr172 and ACC at Ser79. The time-course of AMPK and ACC activation was significantly different between the CTRPs. The dose-dependent AMPK and ACC phosphorylation was mostly significant at a dose of 2 µg/ml of the used CTRPs. We conducted preliminary tests and suppressed the expression of AdipoR1- and AdipoR2-mRNA in adult cardiomyocytes by using siRNA oligonucleotides.However, in contrast to the numerous studies on adiponectin, the metabolic and clinical significance of CTRPs is essentially unknown. Thus, future basic science- and clinical investigations are required to clarify the association between these CTRPs and various disease processes as metabolic syndrome.