Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

YB-1 inhibiert die durch TGF-beta1 induzierte Apoptose und die alpha-adrenerg induzierte Hypertrophie in Kardiomyozyten

Harjung, Claudia


Originalveröffentlichung: (2012) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (8.294 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-88509
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/8850/

Bookmark bei del.icio.us


Universität Justus-Liebig-UniversitĂ€t Gießen
Institut: Institut fĂŒr VeterinĂ€r-Physiologie und –Biochemie; Institut fĂŒr Human-Physiologie
Fachgebiet: VeterinÀrmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5903-3
Sprache: Deutsch
Tag der mĂŒndlichen PrĂŒfung: 10.06.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 29.06.2012
Kurzfassung auf Deutsch: Infolge einer lĂ€ngeren 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. WĂ€hrend 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 fĂŒr 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-VorgĂ€ngen in Herzmuskelzellen zu untersuchen. ErgĂ€nzend zu adulten Kardiomyozyten sollten H9c2-Zellen als Modell fĂŒr 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 nukleĂ€re Lokalisation von YB-1 in H9c2-Zellen nachgewiesen. Eine einstĂŒndige TGF-beta1-Stimulation (1 ng / ml) fĂŒhrte 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 fĂŒhrte in H9c2-Zellen zu Apoptose-Induktion.
In adulten Kardiomyozyten induzierte eine TGF-beta1-Stimulation in YB-1 ĂŒberexprimierenden 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 VerĂ€nderungen der SMAD- und Jun-Expressionen sind hier ein wahrscheinlicher Mechanismus fĂŒr die anti-apoptotische Wirkung von YB-1 in adulten Kardiomyozyten. Die kombinierte TGF-beta1-Gabe und YB-1-Überexpression fĂŒhrte weiterhin zu einer signifikant vermehrten zytoplasmatischen Lokalisation von YB-1 in H9c2-Zellen.
Nach Stimulation mit dem pro-hypertrophen α-Adrenozeptoragonist Phenylephrin (10 ”M) kam es in adulten Kardiomyozyten sowohl in der Kontrollgruppe, als auch in der mit AdGFP (1000 MOI) infizierten Gruppe zu einer signifikanten VergrĂ¶ĂŸerung der ZellquerschnittsflĂ€che 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-MolekĂŒls in Kardiomyozyten und H9c2-Zellen signifikant. Eine alleinige YB-1-Überexpression fĂŒhrte in adulten Kardiomyozyten zu einer signifikanten Erhöhung der mRNA-Expression des JunD-MolekĂŒls, das unter PE anti-hypertrophe Wirkungen vermittelt. Die PE-Gabe in YB-1 ĂŒberexprimierenden H9c2-Zellen fĂŒhrte zu einer vornehmlich nukleĂ€ren Lokalisation von YB-1. Diese anti-hypertrophen Mechanismen sind spezifisch fĂŒr 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 VergrĂ¶ĂŸerung der ZellquerschnittsflĂ€che sowie der relativen 14C-Proteinbiosynthese-Rate.
Schlussfolgerung: H9c2-Zellen eignen sich als Modell fĂŒr eine adenovirale Überexpression von YB-1 sowie fĂŒr 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.
Kurzfassung auf Englisch: As a result of an enduring pressure overload in the heart, there is a transition of adaptive hypertrophic growth to a development of heart failure. This process goes along with an increased TGF-beta1 expression as well as an induction of apoptosis. During these proceedings an activation of SMAD and AP-1 transcription factors is found in the heart. Those factors have an influence on hypertrophy and apoptosis events.
The transcription factor YB-1 mediates inhibitory effects on genes associated with cell death and interacts with SMADs and AP-1. An adenoviral overexpression of YB-1 inhibits TGFbeta1-induced apoptosis and affects phenylephrine-induced hypertrophy. The aim of this study was to analyze the function of YB-1 in apoptosis and hypertrophy processes in cardiomyocytes. Moreover, H9c2-cells were to be established as a model for YB-1 overexpression and the analysis of TGF-beta signaling pathway.
Infection of H9c2-cells with AdYB-1 (500 MOI) raised the relative YB-1-mRNA-expression after 24 h, and relative YB-1 protein expression increased after 24 h, 36 h and 48 h significantly. By means of immune fluorescence a preferential nuclear localization of YB-1 in H9c2-cells was proven. TGF-beta1 stimulation (1 ng / ml) led to phosphorylation of SMAD2 and SMAD3 and finally to apoptosis induction in H9c2-cells. A complex of P-SMAD2 and P-SMAD3 was detected after TGF-beta1 stimulation in H9c2-cells. Stimulation with TGF-beta1 led to a significant increase in expression of the TGF-beta target gene SMAD7.
In adult cardiomyocytes TGF-beta1 stimulation in YB-1 overexpressing cells resulted in a significant decrease of SMAD4-, JunB and JunD-mRNA expression. SMAD7 was significantly higher expressed on mRNA- and protein level in adult cardiomyocytes after YB-1 overexpression. The alteration in SMAD and Jun expression seems to a possible mechanism for the anti-apoptotic effect of YB-1 in adult cardiomyocytes. The addition of TGF-beta1 to YB-1 overexpressing cells led to a significant increased cytoplasmic localization of YB-1 in H9c2-cells, whereas YB-1 overexpression alone showed a localization of YB-1 in the nucleus of H9c2-cells.
After stimulation with the -adrenoreceptor agonist phenylephrin (10 ”M), there was a significant increase in cross sectional area as well as in relative 14C-proteinbiosynthesis rate in the control group and in the AdGFP (1000 MOI) infected group. After overexpression of YB-1 (1000 MOI) this hypertrophic stimulus was blocked. In YB-1 overexpressing cells and induction by PE significantly increased the relative mRNA expression of RGS2, which is an inhibitor of G-protein mediated signaling, in cardiomyocytes. In H9c2-cells YB-1 overexpression increased the RGS2-protein expression significantly after PE induction as well as YB-1 overexpression led to a significant increase of the anti-hypertrophic SMAD4-protein expression in cardiomyocytes and H9c2-cells and resulted in a significant increase of mRNA expression of JunD, which mediates antihypertrophic effects under PE in cardiomyocytes. There was a preferential nuclear YB-1 localization in YB-1 overexpressing H9c2-cells under PE-stimulation. The anti-hypetrophic effect is specific for PE stimulation since in contrast to PE, stimulation of hypertrophy by GDF-15 (3 ng / ml) was not blocked in YB-1 overexpression adult cardiomyocytes.
Conclusion: H9c2-cells are suitable as a model for YB-1 overexpression as well as for investigations of TGF-beta1-induced apoptosis. Different signaling pathways of YB-1 were shown to influence TGF-beta1-induced apoptosis and PE-induced hypertrophy. YB-1 displays a strong protective effect in cardiomyocytes.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand