YB-1 inhibiert die durch TGF-beta1 induzierte Apoptose und die alpha-adrenerg induzierte Hypertrophie in Kardiomyozyten
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Zusammenfassung
Infolge einer längeren Druckbelastung des Herzens kommt es zu einem Übergang des adaptiven, hypertrophen Wachstums zur Entwicklung einer Herzinsuffizienz. Diese geht unter anderem mit einer erhöhten TGFbeta1-Expression sowie mit einer Apoptose-Induktion einher. Während dieser Prozesse wird im Herzen eine Aktivierung von SMAD- und AP-1-Transkriptionsfaktoren gefunden, die Einfluss auf Hypertrophie- und Apoptose-Prozesse haben. Der Transkriptionsfaktor YB-1 kann sowohl mit SMADs als auch mit AP-1 interagieren und somit Gene regulieren, die für diese Prozesse verantwortlich sind. Da eine Überexpression von YB-1 in Kardiomyozyten der adulten Ratte einen hemmenden Einfluss auf eine durch TGF-beta1 induzierte Apoptose sowie auf eine α-adrenerg induzierte Hypertrophie hat, war es Ziel dieser Arbeit, die Funktion von YB-1 bei Apoptose- und Hypertrophie-Vorgängen in Herzmuskelzellen zu untersuchen. Ergänzend zu adulten Kardiomyozyten sollten H9c2-Zellen als Modell für eine YB-1 Überexpression etabliert und der TGF-beta-Signalweg in dieser Zelllinie analysiert werden.Eine Infektion von H9c2-Zellen mit AdYB-1 (500 MOI) erhöhte die relative YB-1-mRNA-Expression nach 24 h und die relative YB-1-Protein-Expression nach 24 h, 36 h und 48 h signifikant. Mit Hilfe einer Immunfluoreszenz wurde eine vorrangig nukleäre Lokalisation von YB-1 in H9c2-Zellen nachgewiesen. Eine einstündige TGF-beta1-Stimulation (1 ng / ml) führte in H9c2-Zellen zu einer Phosphorylierung von SMAD2 und SMAD3 und zu einer Komplexbildung von P-SMAD2 mit P-SMAD3. Nach 24 Stunden TGF-beta1-Stimulation konnte eine signifikante Steigerung der Expression des SMAD7-Target-Gens beobachtet werden. Eine TGF-beta1-Stimulation führte in H9c2-Zellen zu Apoptose-Induktion.In adulten Kardiomyozyten induzierte eine TGF-beta1-Stimulation in YB-1 überexprimierenden Zellen eine signifikante Verringerung der SMAD4-, JunB- und JunD-mRNA-Expression. Die SMAD7-Expression wurde unter YB-1-Überexpression auf mRNA- und Protein-Ebene signifikant gesteigert. Die Veränderungen der SMAD- und Jun-Expressionen sind hier ein wahrscheinlicher Mechanismus für die anti-apoptotische Wirkung von YB-1 in adulten Kardiomyozyten. Die kombinierte TGF-beta1-Gabe und YB-1-Überexpression führte weiterhin zu einer signifikant vermehrten zytoplasmatischen Lokalisation von YB-1 in H9c2-Zellen.Nach Stimulation mit dem pro-hypertrophen α-Adrenozeptoragonist Phenylephrin (10 µM) kam es in adulten Kardiomyozyten sowohl in der Kontrollgruppe, als auch in der mit AdGFP (1000 MOI) infizierten Gruppe zu einer signifikanten Vergrößerung der Zellquerschnittsfläche sowie der relativen 14C-Proteinbiosynthese-Rate. Eine YB-1-Überexpression hemmte die Hypertrophie-Induktion signifikant. Eine YB-1-Infektion erhöhte die relative RGS2-mRNA-Expression, einem Inhibitor der G-Protein-vermittelten Signalkaskade, in Kardiomyozyten unter gleichzeitiger PE-Induktion signifikant. Ebenso steigerte eine YB-1-Überexpression in H9c2-Zellen die relative RGS2-Protein-Expression unter gleichzeitiger PE-Induktion. Eine alleinige YB-1-Überexpression erhöhte die Protein-Expression des anti-hypertrophen SMAD4-Moleküls in Kardiomyozyten und H9c2-Zellen signifikant. Eine alleinige YB-1-Überexpression führte in adulten Kardiomyozyten zu einer signifikanten Erhöhung der mRNA-Expression des JunD-Moleküls, das unter PE anti-hypertrophe Wirkungen vermittelt. Die PE-Gabe in YB-1 überexprimierenden H9c2-Zellen führte zu einer vornehmlich nukleären Lokalisation von YB-1. Diese anti-hypertrophen Mechanismen sind spezifisch für eine PE-Induktion. Im Gegensatz zu der Hemmung der α-adrenerg induzierten Hypertrophie, konnte eine YB-1-Überexpression eine GDF-15 (3 ng / ml) stimulierte Hypertrophie nicht verhindern. Nach Stimulation mit GDF-15 kam es sowohl in nicht-infizierten adulten Kardiomyozyten, als auch nach Infektion mit AdGFP (1000 MOI) und auch mit AdYB-1 (1000 MOI) zu einer signifikanten Vergrößerung der Zellquerschnittsfläche sowie der relativen 14C-Proteinbiosynthese-Rate. Schlussfolgerung: H9c2-Zellen eignen sich als Modell für eine adenovirale Überexpression von YB-1 sowie für die Untersuchung von durch TGF-beta1 induzierten Apoptose-Prozessen. Es wurden mögliche YB-1-Signalwege zur Hemmung einer durch TGF-beta1 induzierten Apoptose sowie einer durch PE induzierten Hypertrophie aufgezeigt. YB-1 zeigt einen deutlichen protektiven Effekt in Kardiomyozyten.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
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Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler