Murine Desmoglein 2-Mutanten als Tiermodell zur Untersuchung der arrhythmogenen rechtsventrikulären Kardiomyopathie
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Zusammenfassung
Die arrhythmogene rechtsventrikuläre Kardiomyopathie (ARVC) ist eine erbliche Herzerkrankung, die für den plötzlichen Herztod ("sudden cardiac death") junger Sportler verantwortlich gemacht wird. Klinisch zeigen betroffene Patienten Arrhythmien und eine vergrößerte rechte Herzkammer. Ursache ist der Ersatz der Herzmuskulatur durch Bindegewebe. Der Erkrankung liegen Mutationen in Genen zu Grunde, die für Komponenten der desmosomalen Zell-Zell-Kontakte kodieren. Desmosomen sind Bestandteil der Glanzstreifen des Herzens, die an der mechanischen Kopplung der Herzmuskelzellen beteiligt sind. Den desmosomalen Cadherinen Desmoglein 2 und Desmocollin 2 kommt dabei eine Schlüsselstellung zu. Es wird angenommen, dass diese Kalzium-abhängigen Zelladhäsionsmoleküle darüber hinaus zelluläre Differenzierung beeinflussen. Da in DNA-Sequenzanalysen von ARVC-Patienten Mutationen im Desmoglein 2-Gen nachgewiesen werden konnten, sollten im vorliegenden Projekt Desmoglein 2-Mutanten in der Maus generiert werden, um ihre Auswirkungen auf Herzmuskeldifferenzierung und -funktion zu untersuchen. Dazu wurde auf Tiermodelle zurückgegriffen, bei denen die Exone 4-6 des Desmoglein 2-Gens durch Cre-Rekombinase-Erkennungsstellen flankiert sind (Allel DSG2loxP). Mit Hilfe der Cre-Rekombinase können in diesen Tieren die Exone 4-6 gezielt entfernt werden (Allel DSG2delE4-E6). Diese Exone kodieren für Abschnitte der extrazellulären Domänen 1 und 2 des Desmoglein 2-Proteins, die an der Kalzium-abhängigen Zelladhäsion beteiligt sind. Zum einen wurde ein Mausstamm etabliert, in dem sich die Genmutation ausschließlich im Herzmuskel induzieren ließ. Zum anderen wurde eine konstitutive DSG2delE4-E6-Mutante generiert, um die Auswirkungen der Mutation auf die Herzentwicklung zu beurteilen. In beiden transgenen Stämmen konnte eine erfolgreiche Rekombination des Desmoglein 2-Gens und die Synthese einer mutierten mRNA nachgewiesen werden. Analysen des Desmoglein 2-Proteins ergaben eine starke Konzentrationsabnahme in den Mutanten. Die makroskopischen Untersuchungen zeigten, dass zwar normale Herzen entstehen, sich im Laufe des Lebens aber eine deutliche Herzvergrößerung und narbige Einziehungen entwickeln. In histologischen Untersuchungen der transgenen Herzen fanden sich eine deutliche Bindegewebsvermehrung und untergehende Herzmuskelzellen. Es stellte sich heraus, dass der Untergang der Herzmuskelzellen durch Apoptose herbeigeführt wird. Immunfluoreszenzanalysen von den Desmosomenkomponenten Plakoglobin, Plakophilin 2 und Desmoplakin als auch von Komponenten anderer kardialen Zelladhäsionsstrukturen (beta-Catenin, N-Cadherin) ergaben keine deutlichen Fehl- oder Umverteilungen. Die Konzentration des Gap junction-Polypeptids Connexin 43 war jedoch deutlich in den Glanzstreifen der Mutanten verringert. Elektronenmikroskopische Analysen zeigten weiterhin einen starken Abfall der Desmomonenzahl in den Glanzstreifen, degenerierte Mitochondrien und zerstörte Sarkomere. Die in Immunoblots beobachtete starke Zunahme der Cyclin D1-Konzentration und Abnahme der p38/pp38 Konzentration deuten auf eine Beteiligung des beta-Catenin/Wnt-Signalwegs und des p38 MAPK-Signalwegs an der Entstehung der Herzveränderungen hin. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass das Fehlen der Exone 4-6 des Desmoglein 2-Gens Herzmuskelveränderungen hervorruft, die typisch für ARVC sind. Die neu generierten Tiermodelle eignen sich daher hervorragend für weitere pathophysiologische Untersuchungen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler