Einfluss einer adenoviralen Überexpression des SMAD Inhibitors YB-1 auf die Hypertrophie- und Apoptose-Entwicklung in isolierten adulten Herzmuskelzellen der Ratte - Partsch, Stefan; Justus Liebig University Giessen (My University, 2010)
Apoptose ist ein Prozess, der an dem Übergang von einer kompensierten kardialenHypertrophie zur Herzinsuffizienz beteiligt ist. In adulten Kardiomyozyten ist derTranskriptionsfaktor AP-1 funktionell sowohl an der Entwicklung einer Hypertrophie,als auch an der Apoptoseinduktion beteiligt. Die Aktivierung von SMAD-Proteinenerfolgt im Herzen beim Übergang zur Herzinsuffizienz und könnte somit ein Triggerfür das Umschalten einer AP-1 vermittelten Hypertrophie zur SMAD/AP-1vermittelten Apoptose sein. Um diese Hypothese zu unterstützen, wurde in dieserArbeit der Einfluss von YB-1, einem Repressor des SMAD-Signalweges analysiert.Hierfür wurde ein YB-1 überexprimierendes Adenovirus (Ad-YB-1) und als Kontrolleein GFP(Grün fluoreszierendes Protein)-Virus (Ad-GFP) generiert. Nach Infektionvon Kardiomyozyten der Ratte mit Ad-YB-1 wurde überprüft, ob eine Überexpressionvon YB-1 eine durch TGF& #946;1 Stimulation induzierte Apoptose unterdrücken kann, undwelchen Einfluss diese Überexpression auf die Hypertrophieentwicklung derKardiomyozyten nach Stimulation mit Phenylephrin hat.Eine Infektion von isolierten Kardiomyozyten mit Ad-YB-1 (1000 MOI) erhöhte dierelative YB-1-RNA-Expression nach 24h signifikant. Die relative YB1-Protein-Expression wurde nach 24h, 30h und 36h signifikant erhöht. Mit Hilfe einerImmunfluoreszenz wurde die Überexpression ebenfalls nachgewiesen. YB-1 lagvorrangig im Zytoplasma vor. Die Infektion von Kardiomyozyten mit 1000 MOIAd-YB-1 oder Ad-GFP zeigte sowohl nach 24 als auch nach 48 Stunden keineErhöhung der Apoptose- oder Nekroserate.Nach Induktion mit PE (10 & #956;M) kam es sowohl bei der Kontrollgruppe, als auch in dermit Ad-GFP infizierten Gruppe zu einer signifikanten Vergrößerung derZellquerschnittsfläche und der relativen C14-Proteinbiosyntheserate. (n=8) EineÜberexpression von YB-1 hemmte diese Hypertrophie-Induktion signifikant.Der Nachweis der Apoptose mit zwei verschiedenen Methoden zeigte für TGF& #946;1(1 ng/ml) bei nicht infizierten Kardiomyozyten und in Kardiomyozyten, die mit demKontrollvirus Ad-GFP infiziert wurden vermehrte Apoptose. Eine Überexpression vonYB1 verhinderte dagegen diese ApoptoseinduktionSchlussfolgerung: Erstmals konnte in dieser Studie nachgewiesen werden, dass eineÜberexpression von YB-1 sowohl zu einer Hemmung der durch TGF& #946;1 induziertenApoptose, als auch zu einer Hemmung der adrenerg induzierten Hypertrophie inadulten isolierten Kardiomyozyten führt. Das charakterisiert den TranskriptionsfaktorSMAD als ein wichtiges Signalmolekül bei der TGF& #946;1 induzierten Apoptose und bietetneue Perspektiven für therapeutische Ansätze.

Apoptosis is a process that is involved in the transition from a compensated cardiachypertrophy to heart failure. In adult cardiomyocytes the transcription factor AP-1 isinvolved in the development of hypertrophy as well as in the induction of apoptosis.The activation of SMAD proteins in the heart occurs during the transition to heartfailure and could therefore be a trigger for the shifting of an AP-1 mediatedhypertrophy to an SMAD/AP-1-mediated apoptosis. In order to support thishypothesis, the influence of YB-1, a repressor of the SMAD signal pathway, wasanalyzed in this work. For this purpose an YB-1 overexpressing Adenovirus(Ad-YB-1) and a GFP (green fluorescent protein)-virus (Ad-GFP), serving as acontrol-virus, were generated. After infection of rat cardiomyocytes with Ad-YB-1 itwas checked, whether an overexpression of YB-1 can suppress apoptosis inducedby stimulation with TGFβ1, and which influence this overexpression has on thedevelopment of hypertrophy after stimulation with phenylephrin.24h after infection of isolated cardiomyocytes with AdYB-1 (1000 MOI) the relativeYB-1-RNA-expression rised significantly. The relative YB1-protein-expressionincreased significantly after 24h, 30h and 36h. By means of immune fluorescence,overexpression was proved, too. YB-1 was found primarily in the cytoplasma. Theinfection of cardiomyocytes with 1000 MOI Ad-YB-1 or Ad-GFP showed no increaseof the rate of apoptosis or necrosis after 24 and 48 hours.After induction with PE (10 μM), either in the control group or in the group infectedwith Ad-GFP, a significant enlargement of the cell cross-sectional-area (CSA) and ofthe relative rate of 14C-protein synthesis was observed. After overexpression ofYB-1, this hypertrophic stimulus was blocked.It was confirmed by two different methods that TGFβ1 (1 ng/ml) induced apoptosis innoninfected cardiomyocytes and in cardiomyocytes infected with control virusAd-GFP. Overexpression of YB-1 prevented this induction of apoptosis.Conclusion: For the first time it could be proven in this study that overexpression ofYB-1 leads to both, an inhibition of apoptosis induced by TGFβ1, as well as aninhibition of adrenergically induced hypertrophy in isolated adult cardiomyocytes. Thischaracterizes the transcription factor SMAD as a pivotal signalling molecule inTGFβ1-induced apoptosis and provides new perspectives for therapeutic approaches
Keywords: ddc:630