Der TGF-β1/PI3Kγ-Signalweg in Kardiomyozyten

Abstract

Der Wachstumsfaktor TGF-β1 trägt entscheidend zu der Entstehung und Progression einer Herzinsuffizienz bei. Im Zuge des kardialen Remodelings fördert TGF-β1 Umbauprozesse, die Hypertrophie, Fibrose und Apoptose einschließen. Seine Wirkung wird u.a. über den SMAD-Signalweg vermittelt. Über einen non-SMAD-Signalweg wird des Weiteren die PI3K aktiviert, dessen Isoform PI3Kγ in Kardiomyozyten exprimiert wird. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, inwieweit PI3Kγ an dem TGF β1 induzierten Funktionsverlust sowie an der Apoptose von Kardiomyozyten beteiligt ist. Des Weiteren sollte geklärt werden, ob PI3Kγ Einfluss auf die TGF β1 vermittelte Aktivierung des SMAD-Signalweges nimmt. Um die kontraktile Funktion zu beurteilen, wurden isolierte ventrikuläre Kardiomyozyten im elektrischen Feld stimuliert. Die Untersuchungen von Kardiomyozyten der Wistar Ratte, die mit TGF-β1 stimuliert wurden, legten einen deutlichen Kontraktilitätsverlust im Vergleich zu den Kontrollzellen dar. Dieser Effekt von TGF-β1 wurde durch eine Inhibition der PI3Kγ durch AS605240 aufgehoben. Bestätigend konnte dargelegt werden, dass TGF-β1 bei PI3Kγ-KO-Mäusen keinen Effekt auf das Ausmaß der Kontraktion von isolierten Kardiomyozyten hat. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass ein Knockout der PI3Kγ zu einer Erhöhung der basalen Kontraktion führt. Um die Fragestellung zu klären, inwieweit PI3Kγ zur TGF-β1-induzierten Apoptose beiträgt, wurde die Chromatin Kondensation als Nachweis der späten Apoptose genutzt. Es wurde gezeigt, dass die pro-apoptotische Wirkung von TGF-β1 durch die Inhibition von PI3Kγ reduziert und durch einen Knockout vollständig supprimiert wird. Aus diesen Ergebnissen ließ sich schlussfolgern, dass PI3Kγ sowohl die verminderte Kontraktilität als auch die TGF β1 induzierte Apoptose vermittelt. Anhand von Western Blots und Untersuchungen der SMAD-Bindungsaktivität, die mit Zytosol- und Kernextrakten von Kardiomyozyten der Wistar Ratten durchgeführt wurden, konnte gezeigt werden, dass PI3Kγ keinen Einfluss auf die Expression oder Aktivierung der SMAD-Proteine hat. Die Einleitung des SMAD-Signalweges durch TGF-β1 findet dementsprechend unabhängig von PI3Kγ statt. Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass PI3Kγ ein Mediator der destruktiven kardialen Effekte von TGF-β1 ist und damit zur Progression der Herzinsuffizienz beiträgt. Eine Inhibition dieser Kinase stellt daher ein vielversprechendes pharmakologisches Ziel in der Behandlung der Herzinsuffizienz dar.