Smad4 als endogener Repressor von Hypertrophie in adulten Kardiomyozyten der Ratte
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Zusammenfassung
Hypertrophes Wachstum repräsentiert den Schutz des Herzens gegenüber einer erhöhten Druckbelastung. Das Fortschreiten einer Hypertrophie kann zur Dekompensation und Verschlechterung der Herzfunktion führen. Mehrere Studien zeigen, dass Smad-Proteine wesentlich am kardialen Remodelling beteiligt sein können. Ziel dieser Studie war es, die Bedeutung von Smad4 für die kardiale Hypertrophieentwicklung zu untersuchen.Um zu analysieren, inwieweit Smad4 eine Rolle in der kardialen Hypertrophie-Entwicklung spielt, wurde ein funktioneller Knock-Out von Smad4 in adulten Kardiomyozyten der Ratte mit Smad4-Antisense-Oligonukleotiden herbeigeführt. Die Transformation der Zellen mit Smad4-Antisense-Oligonukleotiden reduzierte die Smad4-Proteinexpression nach 28 Stunden auf 34,68 +- 7,07 % (n=4) und nach 48 Stunden auf 10,75 +- 2,69 % (n=3). Hy¬per¬trophieinduktion wurde nach 24 Stunden Inkubation mit Smad4-Antisense-Oligonukleotiden durch 14C-Phenylalanin-Einbau als Proteinsynthese gemessen. Im Vergleich zu Kontrollzellen stieg die Proteinsynthese bei Hemmung von Smad4 auf 133,87 +- 15,75 % (n=24; p<0,05). Adrenerge Stimulation mit Phenylephrine (PE) erhöhte die Proteinsyntheserate auf 152,37 +- 5,66 (n=22; p<0,001). Die gleichzeitige Transformation der Zellen mit Smad4-Antisense-Oligonukleotiden und Stimulation mit PE steigerte die Proteinsyntheserate auf 162,52 +- 9,72 % (n=24; p<0,001). Um zu überprüfen, welche Signalwege in der Smad4 regulierten Hypertrophie beteiligt sind, wurden verschiedene Kinase-Inhibito¬ren eingesetzt. Die Gabe des p38-MAP-Kinase Inhibitors SB202190 (10 µM) reduzierte die durch Smad4-Inhibition induzierte Hypertrophie auf 95,91 +- 7,48 % (n=16; p<0,05 vs. Antisense Smad4). Auch die Hemmung der PI3-Kinase mit dem spezifischen Inhibitor Wortmannin (10 nM) führt zur Reduk¬tion der Antisens-Smad4-induzierten Hypertrophie auf Kontrollniveau. Hingegen konnte der Einsatz des ERK Inhibitors PD98059 (10 µM) und des PKC Inhibitors Gö6976 (100 nM) die Proteinsyntheserate nicht senken (Antisense-Smad4 117,66 +- 4,99 %; n=10, Antisense-Smad4 + PD 117,05 +- 9,44 %; n=11). Darüber hinaus zeigten Zellen, die mit Smad4-Antisense-Oligonukleotiden transformiert wurden, eine Verschlechterung der kontraktilen Funktion (dL/L Ktr. 10,43 +-; 0,49% vs. Antisense-Smad4 8,83 +- 0,48%; n=22-24; p<0,05). Die Reduktion der Zellverkürzung konnte durch Hemmung der p38-MAP-Kinase auf das Kontrollniveau zurückgeführt werden.Schlussfolgerung: Der Transkriptionsfaktor Smad4 ist nicht an einer alpha-adrenerg vermittelten Hypertrophie beteiligt. Vielmehr führt die Inhibition von Smad4 basal schon zu einer gesteigerten Proteinsyntheserate, die p38-MAP-Kinase und PI3-Kinase abhängig ist. Weiterhin führt eine Smad4 vermittelte Hypertrophie zur Verschlechterung der Kontraktilität, die über p38-MAP-Kinase reguliert wird. Somit verhindert Smad4 ein hypertrophes Wachstum und eine kontraktile Dysfunktion der Kardiomyozyten unter basalen, unstimulierten Bedingungen. Damit kommt Smad4 eine Schlüsselfunktion bei der Kontrolle der Hypertrophie von adulten Kardiomyozyten zu.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler