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Rolle der Siah-Ubiquitinligasen in der Entstehung der pulmonalen Hypertonie und daraus resultierenden rechtsventrikulÀren Hypertrophie

Haag, Daniela


Originalveröffentlichung: (2014) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (5.731 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-109950
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2014/10995/


Universität Justus-Liebig-UniversitĂ€t Gießen
Institut: Institut fĂŒr VeterinĂ€r-Physiologie und -Biochemie; Zentrum fĂŒr Innere Medizin
Fachgebiet: VeterinÀrmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6180-7
Sprache: Deutsch
Tag der mĂŒndlichen PrĂŒfung: 11.06.2014
Erstellungsjahr: 2014
Publikationsdatum: 04.08.2014
Kurzfassung auf Deutsch: Die pulmonale Hypertonie des Menschen umfasst eine Reihe verschiedener Erkrankungen mit multifaktoriellen Ätiologien, die als gemeinsames Kriterium eine Erhöhung des pulmonalarteriellen Druckes und GefĂ€ĂŸwiderstandes der Lungenstrombahn verbindet. Die Druckerhöhung innerhalb des kleinen Kreislaufs fĂŒhrt zu einer erheblichen Belastung des rechten Herzens mit resultierender rechtsventrikulĂ€rer Hypertrophie und terminaler Dekompensation. Das klinische Ausmaß und der Verlauf der Erkrankung werden entscheidend durch die Funktion des rechten Ventrikels determiniert. Aktuell mangelt es noch immer an Therapien, die gleichzeitig eine positive Beeinflussung des pulmonalen GefĂ€ĂŸremodeling und der rechtsventrikulĂ€ren Funktion ermöglichen. Auch in der Tiermedizin spielt die PH eine Rolle. Sie ist fĂŒr wirtschaftliche Einbußen im Nutztiersektor (Rind, GeflĂŒgel) verantwortlich und gewinnt im Kleintierbereich (Hund) aufgrund fortschreitender Diagnostik und Therapiemöglichkeiten ebenfalls vermehrt an Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit sollte erstmals die Rolle der Siah-Ubiquitinligasen in der Pathogenese der PH erforscht werden. Diese regulieren eine Reihe verschiedener Signalkaskaden, die sowohl im Rahmen der pulmonalen VerĂ€nderungen der PH als auch in der rechtsventrikulĂ€ren Hypertrophie eine Rolle spielen. Siah2 und Siah1/2 knockout-MĂ€use sowie ihre entsprechenden Wildtypkontrollen wurden in zwei verschiedenen Tiermodellen der PH untersucht. Es wurden das Hypoxiemodell, ein hĂ€ufig verwendetes Modell zur Simulation der milden Formen der PH, sowie das Modell des pulmonalarteriellen „banding“, das die Untersuchung einer von der pulmonalarteriellen GefĂ€ĂŸstrombahn unabhĂ€ngigen Rechtsherzhypertrophie ermöglicht, eingesetzt. Echokardiografische Verlaufskontrollen, terminale invasive hĂ€modynamische Messungen und die Bestimmung verschiedener Maße fĂŒr die Rechtsherzhypertrophie zeigten eine deutliche Protektion der Siah2KO und Siah1/2KO Tiere im Hypoxiemodell mit additivem Effekt durch Deletion beider Siah-Isoformen. Interessanterweise wiesen die verschiedenen Gruppen keine Unterschiede bei der morphometrischen Quantifizierung des pulmonalen Remodeling auf. Daher kann davon ausgegangen werden, dass die Siah-Ubiquitinligasen im pulmonalen Geschehen keine Rolle spielen, wĂ€hrend sie die kardiale Funktion entscheidend beeinflussen. Diese Schlussfolgerung untermauern die echokardiografischen und hĂ€modynamischen Untersuchungen, sowie die Rechtsherzratios und die rechtsventrikulĂ€re Histologie der „banding“-operierten KO-Gruppen. Ein interessantes Ergebnis im „banding“-Modell war die maladaptive rechtsventrikulĂ€re Entwicklung der Siah1/2KO Tiere, welche im Hypoxiemodell geschĂŒtzt waren. Siah2KO MĂ€use zeigten hingegen in beiden Tiermodellen eine partielle Protektion. Es konnte gezeigt werden, dass im Gegensatz zu akuten hypoxischen Bedingungen unter chronischer Hypoxie keine Regulation der Genexpression der Siah-Ubiqutinligasen in Herz und Lunge erfolgt. Eine gesteigerte FunktionalitĂ€t von Siah geht unter chronisch hypoxischen Bedingungen also nicht auf eine Steigerung der Expression zurĂŒck. Eine erhöhte Expression der HIFregulierenden Prolyl-4-Hydroxylase PHD3 bei SiahKO MĂ€usen impliziert eine entscheidene Rolle dieses Enzyms und der resultierenden Beeinflussung der HIF-Signalkaskade bei der Entwicklung des kardialen PhĂ€notypes. Derzeit wird kontrovers diskutiert, ob hohe oder geringe HIF-Konzentrationen zu einer Protektion der kardialen Funktion fĂŒhren. Die vorliegenden Daten sprechen fĂŒr eine zunĂ€chst protektive Auswirkung niedriger kardialer HIF-Spiegel, die jedoch einem empfindlichen Gleichgewicht unterliegen und bei einem zu starken Absinken oder zu heftigen Stimulus (additive Deletion von Siah2 und Siah1a plus PAB) in einer maladaptiven Entwicklung mĂŒnden. Auf der Suche nach dem verantwortlichen Effektorprotein wurde die mRNA- und Proteinexpression von VEGFA und seinen Rezeptoren untersucht. Aufgrund der geringfĂŒgigen bzw. nicht statistisch konklusiven Expressionsunterschiede liegt allerdings der Schluss nahe, dass die VEGFSignalkaskade nicht verantwortlich fĂŒr die Entstehung des kardialen PhĂ€notypes der Siahknockout- Tiere ist.
Kurzfassung auf Englisch: Human pulmonary hypertension comprises several diseases of multifactorial etiology, all characterized by an increased pulmonary arterial pressure and vascular resistance in terminal pulmonary vessels. Elevated blood pressure in the low pressure pulmonary circulation system leads to an extensive afterload on the right ventricle, resulting in right heart hypertrophy and terminal decompensation. The clinical degree and outcome of PH are determined by right ventricular function. To date there are still no therapeutic approaches available which are able to simultaneously influence pulmonary vascular remodeling and right ventricular function. Being responsible for financial loss in farm animal husbandry (cattle, poultry) PH is also of importance in veterinary medicine. Furthermore, PH is gaining more importance in small animal medicine (dogs) due to improvements in diagnostic and therapeutic possibilities. The aim of the present study was to investigate the role of the Siah ubiquitinligases in the pathogenesis of PH for the first time. Siah ubiquitinligases regulate several distinct signaling pathways which are involved in pulmonary changes in the context of PH, as well as in right ventricular hypertrophy. Siah2 and Siah1/2 knockout mice and wildtype controls were examined in two different animal models of PH, the chronic hypoxia model, which is commonly used to simulate mild forms of PH; and the pulmonary artery banding model, which enables the investigation of right ventricular hypertrophy independently of pulmonary vascular changes. Echocardiographic staging measurements, terminal invasive hemodynamic measurements and the determination of distinct right heart ratios revealed Siah2KO and Siah1/2KO animals as partially protected in the chronic hypoxic model with an additive effect by the deletion of both Siah isoforms. Interestingly, morphometric quantification of small pulmonary artery remodeling did not reveal any differenences in any of the groups, suggesting that Siah ubiquitinligases do not play a major role in pulmonary pathology, although they crucially influence cardiac function. This conclusion was confirmed by echocardiographic and hemodynamic measurements as well as the right heart ratios and right ventricular morphometry of the pulmonary-artery-banded knockout mice. Interestingly, Siah1/2KO mice developed a maladaptive right ventricular function in the banding model, even though these mice were protected in chronic hypoxia. In contrast, Siah2KO mice where partially protected in both disease models. It was shown that, unlike in acute hypoxia, mRNA expression of Siah ubiquitinligases in lung and heart was not regulated in chronic hypoxia, indicating that an increased function of Siah in chronic hypoxia is not due to an increased expression. Elevated levels of HIFregulating prolyl-4-hydroxylase (PHD) 3 implicated a crucial role for this enzyme to influence the HIF signal transduction cascade in the development of the cardiac phenotype of SiahKO mice. It is controversial whether high or low levels of HIF have protective cardiac effects. The present data indicate a protective effect of low cardiac HIF-levels, however, HIF effects seem to underlie a sensitive equilibration, leading to maladaptive development when getting too low or in case the stimulus being to severe (additive deletion of Siah2 and Siah1a plus PAB). To identify more distal parts of the Siah/HIF signaling cascade, mRNA and protein expression of VEGF and VEGF receptors were investigated. Minor differences in expression suggest VEGF signaling not to be the key player for the development of the cardiac phenotype in Siah knockout mice.
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