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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-71901
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2009/7190/


TGF-beta1 induzierte Deposition extrazellulärer Matrixproteine im Tiermodell transgener eNOS+/- Mäuse

Forst, Svenja


Originalveröffentlichung: (2009) Giessen : VVB Laufersweiler 2009
pdf-Format: Dokument 1.pdf (1.987 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Veterinär-Physiologie
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5491-5
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 08.09.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 24.09.2009
Kurzfassung auf Deutsch: Verschiedene wissenschaftliche Untersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass es beim Übergang von kompensierter zu dekompensierter Herzinsuffizienz zu einem Anstieg von TGF-beta1 in Herzmuskelzellen kommt. Ebenso sinkt die NO Verfügbarkeit. In der vorliegenden Studie wurde anhand eines transgenen Maus-Modells die Theorie untersucht, ob die Kombination von eNOS-Defizit und TGF-beta1 Überexpression in vivo zur Induktion einer Herzinsuffizienz führt und inwieweit die Struktur der extrazellulären Matrix hiervon betroffen ist.
Hierzu wurden weibliche eNOS-knock out Mäuse mit männlichen Mäusen, die einer hepatozytären Überexpression von aktivem TGF-beta1 unterliegen, gekreuzt. In der 1. Nachkommengeneration entstanden so weibliche eNOS+/- + TGF-beta1 NTG und männliche eNOS+/- + TGF-beta1 TG Tiere. Diese wurden über einen Zeitraum von 6 Monaten beobachtet, wobei mittels eines speziellen Distress Score Schemas der Gesundheitszustand ständig überprüft wurde. Blutdruckdaten und Serum-Creatinin-Werte wurden bestimmt und anschließend wurden die Vitalorgane Herz, Lunge und Niere mittels PCR und Western Blot Verfahren auf Fibrosemarker, Hypertrophieparameter, Apoptosemarker und Calcium-Handling Proteine untersucht.
Insgesamt zeigten sowohl in der weiblichen, als auch in der männlichen Gruppe, einige Tiere phänotypisch sichtbare Anzeichen einer Erkrankung, wobei die männlichen Tiere insgesamt stärker erkrankten als die weiblichen Tiere, die keiner TGF-beta1 Überexpression unterlagen. Auch die Untersuchung der Organe Herz und Lunge zeigte in beiden Gruppen der erkrankten Tiere, besonders aber bei den erkrankten männlichen eNOS+/- + TGF-beta1 TG Tieren, deutliche Hinweise auf das Vorhandensein einer Herzinsuffizienz. Die PCR und Western Blot Untersuchung ergab schließlich Hinweise darauf, dass besonders in den kranken Tieren die Matrixstruktur Veränderungen aufwies, die auf Remodeling-Prozesse sowohl im Herzen, als auch in der Lunge hindeuten. Des Weiteren zeigte sich, dass besonders die kranken Tiere insgesamt einer deutlichen Herzhypertrophie unterlagen. Interessanterweise zeigten jedoch die gesunden Männchen, im Gegensatz zu den gesunden Weibchen, kaum Hinweise die auf eine beginnende Herzinsuffizienz hindeuten, was die Vermutung nahe legt, dass TGF-beta1 bei einem eingeschränkten eNOS-Status durchaus positive Effekte auf den Vitalzustand der Tiere haben kann. Auch die Untersuchung der Apoptosemarker zeigte in den eNOS+/- + TGF-beta1 TG Tieren eher Tendenzen zu anti-apoptotischen Effekten. Über die Calciumverfügbarkeit konnten keine genauen Aussagen getroffen werden, hier sind weitere Untersuchungen nötig. Allerdings findet sich der erwartete Trend von verminderter Serca 2A und gesteigerter NCX Expression.
Schlussfolgerung: Die eingeschränkte Verfügbarkeit von NO aufgrund eines heterozygoten eNOS-Genotyps war ausreichend, um in vivo bei ca. 1/5 der Tiere phänotypisch sichtbare Anzeichen einer Erkrankung auszulösen, die sich in weiteren Untersuchungen bestätigten. Die zusätzliche Überexpression von aktivem TGF-beta1 führte bei über einem Viertel der Tiere zu schweren Krankheitserscheinungen. Da die restlichen eNOS+/- + TGF-beta1 TG Tiere phänotypisch gesund waren, scheint TGF-beta1 in gewissem Maße und für einen gewissen Zeitraum das eNOS-Defizit kompensieren zu können.

Kurzfassung auf Englisch: In recent years, several studies have shown that at the transition from compensated to decompensated heart failure TGF-beta1 is increased in cardiomyocytes. In the same way the NO availability is reduced. In the study at hand we used a transgene mouse model to investigate the theory, whether the combination of eNOS deficiency and TGF-beta1 overexpression causes heart failure in vivo, and in how far the structure of extracellular matrix proteins is involved in this process.
Therefore we crossed female eNOS knock out mice with male mice that had a constitutive release of active TGF-beta1 from hepatocytes. This resulted in female eNOS+/- + TGF-beta1 NTG and male eNOS+/- + TGF-beta1 TG mice in the first generation. These mice were monitored over a period of 6 month, in which we regularly checked vitality and clinical signs with a special distress score scheme. Furthermore blood pressure and serum creatinin level were taken. In the end we examined the internal organs heart, lung and kidneys with real time PCR and Western Blot analysis, with look on fibrotic markers, hypertrophic markers, markers for apoptosis and calcium handling proteins.
All in all in both groups, female and male, some animals developed clinical signs of illness, whereas the male mice showed more severe illness than the female mice without TGF-beta1 overexpression. The examination of the internal organs heart and lung gave high evidence, especially in the male eNOS+/- + TGF-beta1 TG group, for the existence of a manifest heart failure. PCR and Western Blot analysis gave hints for remodelling processes in the matrix structure, especially in the heart and lungs of the sick animals. Furthermore the sick animals showed strong hypertrophy. Interestingly the healthy male mice, in contrast to the healthy female mice, barely showed signs of beginning heart failure. This brought up the assumption that TGF-beta1 in combination with a restricted eNOS status might have quite positive effects on the vitality of these animals. The investigation of markers for apoptosis showed rather anti-apoptotic effects in the male eNOS+/- + TGF-beta1 TG mice, too. About the calcium availability we can not make a safe statement, here further analysis is required. However, the expected decrease in Serca 2A and increase in NCX expression was found.
Conclusion: Reduced availability of NO, because of a heterozygous eNOS genotype, is sufficient to induce phenotypic clinical signs of heart failure in nearly 20% of the animals. The signs were confirmed in further examinations. The overexpression of active TGF-beta1, on top of eNOS heterozygous gene status, led to severe illness in more than 25% of the animals. Because of the phenomenon that the rest of the eNOS+/- + TGF-beta1 TG mice where phenotypic healthy, we assumed that TGF-beta1 might be able to compensate an eNOS deficit in some degree and for some time.