Der Transkriptionsfaktor AP-1 übermittelt alpha- aber nicht beta-adrenerge hypertrophe Wachstumsregulation adulter Kardiomyozyten

Abstract

In der Literatur ist nach alpha- (Phenylephrin) und beta-adrenerger (Isoprenalin) Stimulation ein vermehrtes Größenwachstum von Kardiomyozyten beschrieben. Eine gleichzeitig vermehrte Aktivität des Transkriptionsfaktors AP-1 ließ die Frage aufkommen, ob AP-1 entscheidend an der Signalweitergabe bei der Hypertrophie Antwort beteiligt ist. Des Weiteren ist eine entscheidende Beteiligung von AP-1 an der NO-induzierten Apoptose aus der Literatur bekannt. Dies warf die Frage auf ob eine unterschiedliche Dimerzusammensetzung von AP-1 ursächlich ist für die verschiedenen Zellreaktionen. In der vorliegenden Arbeit wurde am Modell isolierter Kardiomyozyten der Ratte die Bedeutsamkeit von AP-1 für die adrenerg induzierte Hypertrophie untersucht. Die Dimerzusammensetzung von AP-1 wurde nach Stimulation der Kardiomyozyten mit Phenylephrin, Isoprenalin und einem NO-Donor analysiert. Als wesentliches Ergebnis konnte gezeigt werden, dass durch alpha- und beta-adrenerge Stimulation eine Hypertrophie der Kardiomyozyten verursacht wird, ebenso zeigt sich eine erhöhte AP-1 Bindungsaktivität. Durch Inaktivierung des AP-1 Komplexes mittels CRE-Decoy-Oligonukleotiden konnte bewiesen werden, dass AP-1 bei der alpha-adrenerg verursachten Hypertrophie aber nicht bei der beta-adrenerg vermittelten Hypertrophie eine entscheidende Rolle zukommt. Das AP-1-Dimer setzte sich nach alpha-adrenerger Stimulation aus JunB, FosB, c-Jun und c-Fos zusammen, wohingegen nach beta-adrenerger Stimulation hauptsächlich JunD, Fra1, c-Jun und c-Fos bei der Dimerbildung nachweisbar waren. Nur geringe Unterschiede zeigten sich im Vergleich der Dimerzusammensetzung nach Stimulation mit NO oder Phenylephrin. Die Unterschiede in der Dimerzusammensetzung unter alpha- und beta-adrenerger Stimulation könnten erklären, warum AP-1 nur unter alpha-adrenerger Stimulation Hypertrophie verursacht. Dagegen sind die AP-1 Dimere unter Apoptose und Hypertrophie sehr ähnlich. Hier scheint, die unterschiedliche Wirkung in der Wechselwirkung von AP-1 mit anderen Transkriptionsfaktoren begründet zu sein. Bei NO-induzierter Apoptose scheint einer Wechselwirkung von AP-1 mit dem Transkriptionsfaktor SMAD ein wesentlicher Effekt zuzukommen.

Literature references describe an increased growth rate of cardiomyocytes following alpha- (phenylephrine) and beta-adrenergic (isoprenaline) stimulation. The simultaneous increase in the activity of the AP-1 transcription factor raises the question whether AP-1 is significantly involved in the signal transfer within the scope of the hypertrophic response. Moreover, the considerable involvement of AP-1 in NO-induced apoptosis is known from the literature, raising the question whether the special dimer composition of AP-1 is the cause of the different cell reactions. The present study examines the significance of AP-1 with respect to adrenergically induced hypertrophy using cardiomyocytes isolated from rats. The dimer composition of AP-1 was analysed following stimulation of the cardiomyocytes using phenylephrine, isoprenaline as well as an NO-donor. As a key result, we were able to demonstrate that the alpha- and beta-adrenergic stimulation causes cardiomyocyte hypertrophy. In addition, an increased binding activity of AP-1 was observed. The inactivation of the AP-1 complex by means of CRE-decoy-oligonucleotides demonstrated that AP-1 plays a major role in hypertrophy caused by a-adrenergic stimulation but not in hypertrophy caused by beta-adrenergic stimulation. Following alpha-adrenergic stimulation, the AP-1-dimer was composed of JunB, FosB, c-Jun and c-Fos, while we mainly observed JunD, Fra1, c-Jun und c-Fos in the dimer composition following b-adrenergic stimulation. Only minor differences were established when comparing the dimer composition following stimulation with NO or phenylephrine. The differences in the dimer composition under alpha- and beta-adrenergic stimulation could explain while AP-1 only causes hypertrophy following alpha-adrenergic stimulation. In contrast, the AP-1 dimers are very similar under apoptosis and hypertrophy. It appears that the different action is based on the interaction of AP-1 with other transcription factors. In NO-induced apoptosis, the interaction of AP-1 with the SMAD transcription factor appears to have a major effect.