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Einfluss einer adenoviralen Überexpression des SMAD Inhibitors YB-1 auf die Hypertrophie- und Apoptose-Entwicklung in isolierten adulten Herzmuskelzellen der Ratte

Partsch, Stefan


Originalveröffentlichung: (2010) Giessen : VVB Laufersweiler
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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: 978-3-8359-5574-5
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.01.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 12.04.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Apoptose ist ein Prozess, der an dem Übergang von einer kompensierten kardialen
Hypertrophie zur Herzinsuffizienz beteiligt ist. In adulten Kardiomyozyten ist der
Transkriptionsfaktor AP-1 funktionell sowohl an der Entwicklung einer Hypertrophie,
als auch an der Apoptoseinduktion beteiligt. Die Aktivierung von SMAD-Proteinen
erfolgt im Herzen beim Übergang zur Herzinsuffizienz und könnte somit ein Trigger
für das Umschalten einer AP-1 vermittelten Hypertrophie zur SMAD/AP-1
vermittelten Apoptose sein. Um diese Hypothese zu unterstützen, wurde in dieser
Arbeit der Einfluss von YB-1, einem Repressor des SMAD-Signalweges analysiert.
Hierfür wurde ein YB-1 überexprimierendes Adenovirus (Ad-YB-1) und als Kontrolle
ein GFP(Grün fluoreszierendes Protein)-Virus (Ad-GFP) generiert. Nach Infektion
von Kardiomyozyten der Ratte mit Ad-YB-1 wurde überprüft, ob eine Überexpression
von YB-1 eine durch TGFβ1 Stimulation induzierte Apoptose unterdrücken kann, und
welchen Einfluss diese Überexpression auf die Hypertrophieentwicklung der
Kardiomyozyten nach Stimulation mit Phenylephrin hat.
Eine Infektion von isolierten Kardiomyozyten mit Ad-YB-1 (1000 MOI) erhöhte die
relative YB-1-RNA-Expression nach 24h signifikant. Die relative YB1-Protein-
Expression wurde nach 24h, 30h und 36h signifikant erhöht. Mit Hilfe einer
Immunfluoreszenz wurde die Überexpression ebenfalls nachgewiesen. YB-1 lag
vorrangig im Zytoplasma vor. Die Infektion von Kardiomyozyten mit 1000 MOI
Ad-YB-1 oder Ad-GFP zeigte sowohl nach 24 als auch nach 48 Stunden keine
Erhöhung der Apoptose- oder Nekroserate.
Nach Induktion mit PE (10 μM) kam es sowohl bei der Kontrollgruppe, als auch in der
mit Ad-GFP infizierten Gruppe zu einer signifikanten Vergrößerung der
Zellquerschnittsfläche und der relativen C14-Proteinbiosyntheserate. (n=8) Eine
Überexpression von YB-1 hemmte diese Hypertrophie-Induktion signifikant.
Der Nachweis der Apoptose mit zwei verschiedenen Methoden zeigte für TGFβ1
(1 ng/ml) bei nicht infizierten Kardiomyozyten und in Kardiomyozyten, die mit dem
Kontrollvirus Ad-GFP infiziert wurden vermehrte Apoptose. Eine Überexpression von
YB1 verhinderte dagegen diese Apoptoseinduktion
Schlussfolgerung: Erstmals konnte in dieser Studie nachgewiesen werden, dass eine
Überexpression von YB-1 sowohl zu einer Hemmung der durch TGFβ1 induzierten

Apoptose, als auch zu einer Hemmung der adrenerg induzierten Hypertrophie in
adulten isolierten Kardiomyozyten führt. Das charakterisiert den Transkriptionsfaktor
SMAD als ein wichtiges Signalmolekül bei der TGFβ1 induzierten Apoptose und bietet
neue Perspektiven für therapeutische Ansätze.
Kurzfassung auf Englisch: Apoptosis is a process that is involved in the transition from a compensated cardiac
hypertrophy to heart failure. In adult cardiomyocytes the transcription factor AP-1 is
involved 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 heart
failure and could therefore be a trigger for the shifting of an AP-1 mediated
hypertrophy to an SMAD/AP-1-mediated apoptosis. In order to support this
hypothesis, the influence of YB-1, a repressor of the SMAD signal pathway, was
analyzed 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 a
control-virus, were generated. After infection of rat cardiomyocytes with Ad-YB-1 it
was checked, whether an overexpression of YB-1 can suppress apoptosis induced
by stimulation with TGFβ1, and which influence this overexpression has on the
development of hypertrophy after stimulation with phenylephrin.
24h after infection of isolated cardiomyocytes with AdYB-1 (1000 MOI) the relative
YB-1-RNA-expression rised significantly. The relative YB1-protein-expression
increased significantly after 24h, 30h and 36h. By means of immune fluorescence,
overexpression was proved, too. YB-1 was found primarily in the cytoplasma. The
infection of cardiomyocytes with 1000 MOI Ad-YB-1 or Ad-GFP showed no increase
of 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 infected
with Ad-GFP, a significant enlargement of the cell cross-sectional-area (CSA) and of
the relative rate of 14C-protein synthesis was observed. After overexpression of
YB-1, this hypertrophic stimulus was blocked.
It was confirmed by two different methods that TGFβ1 (1 ng/ml) induced apoptosis in
noninfected cardiomyocytes and in cardiomyocytes infected with control virus
Ad-GFP. Overexpression of YB-1 prevented this induction of apoptosis.
Conclusion: For the first time it could be proven in this study that overexpression of
YB-1 leads to both, an inhibition of apoptosis induced by TGFβ1, as well as an
inhibition of adrenergically induced hypertrophy in isolated adult cardiomyocytes. This
characterizes the transcription factor SMAD as a pivotal signalling molecule in
TGFβ1-induced apoptosis and provides new perspectives for therapeutic approaches