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Untersuchungen zu neuen, am vaskulären Umbau von idiopathischer und sekundärer pulmonal-arterieller Hypertonie beteiligten Genen

Trösser, Roger


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Freie Schlagwörter (Deutsch): IPAH , COPD-assoziierte PH , Gefäßumbau
Freie Schlagwörter (Englisch): IPAH , COPD associated PH , vascular remodelling
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Pathologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.02.2011
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 15.03.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Die pulmonale Hypertonie (PH) tritt idiopathisch (IPAH/FPAH) oder sekundär als
Folge anderer Erkrankungen auf. Bei der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung
(COPD) und nach chronischer Hypoxie kann sich eine PH über eine hypoxische
Vasokonstriktion entwickeln. Allen Formen gemeinsam ist ein pulmonaler
Widerstandshochdruck und ein Gefäßumbau der Pulmonalarterien (vascular
remodelling). Die zugrunde liegenden Signalwege sind nur lückenhaft bekannt.
In dieser Arbeit sollten 6 Kandidatengene und -proteine (FHL-1, S100 A4, BDNF,
TrkB, TSP-1 und CD36), die zuvor im Mausmodell der Hypoxie-bedingten PH als
reguliert identifiziert wurden, bei idiopathischer und sekundärer PH charakterisiert
werden. In einem ersten Schritt wurden Proben von Lungenhomogenat aus IPAH und
COPD-Patienten mit denen von Spendern verglichen. Dazu wurden quantitative
PCR und Western Blot eingesetzt. FHL-1, S100 A4, BDNF und TrkB zeigten in IPAH und
COPD-Patienten eine veränderte mRNA-Expression im Vergleich zu den
Spendern. Zudem zeigten sich Regulationen in IPAH- und COPD-Patienten auf
Proteinebene (IPAH: FHL-1 und CD36; COPD: TSP-1). Um mögliche
Expressionsveränderungen im vaskulären Kompartiment zu beurteilen, wurden
primäre pulmonal-arterielle Gefäßmuskelzellen (PASMC) und Fibroblasten der
Adventitia isoliert und unter normoxischen Bedingungen kultiviert (FiO2=0,21).
Expressionsveränderungen der Kandidatengene und -proteine (FHL-1, S100 A4,
BDNF, TrkB, TSP-1 und CD36) in IPAH- und COPD-Patienten wurden mit denen von
Spendern verglichen. Hierzu wurden die quantitative PCR, Western Blot und die
indirekte Immunfluoreszenz eingesetzt. Es bestätigte sich eine differentielle
mRNA-Expression in isolierten Primärzellen aus IPAH- (PASMC: FHL-1, TrkB und CD36)
und COPD-Lungen (PASMC: FHL-1; adventitielle Fibroblasten: BDNF und TSP-1).
Zudem wurde FHL-1 in isolierten primären PASMC und adventitiellen Fibroblasten
aus IPAH-Lungen auf Proteinebene als reguliert gefunden. In einem nächsten Schritt
wurde die basale Expression der Kandidatengene und -proteine mit der Expression
nach Hypoxiestimulation verglichen (24h; FiO2=0,01). Auf mRNA-Ebene führte die
Hypoxiestimulation zu einer differentiellen Expression in Zellen aus IPAH-
(adventitielle Fibroblasten: FHL-1 und TSP-1) und COPD-Lungen (PASMC: S100 A4
und TrkB; adventitielle Fibroblasten: FHL-1, TSP-1 und CD36).
Weiterhin wurde die zelluläre Lokalisation der Kandidatenproteine in PASMC
und adventitiellen Fibroblasten mittels indirekter Immunfluoreszenz untersucht.
Es zeigte sich in erster Linie eine Lokalisation im Zytoplasma.
Die Ergebnisse belegen, dass die untersuchten Gene und Proteine im Gefäßumbau
im Rahmen der IPAH und COPD-assoziierten PH reguliert sind. Die gewonnenen
Ergebnisse weisen auf eine Beteiligung zugrundeliegender Signalkaskaden in IPAH
und COPD-assoziierter PH hin. Zudem könnten sie Ansatzpunkte für neue
diagnostische und therapeutische Verfahren werden.
Kurzfassung auf Englisch: Pulmonary hypertension exists in an idiopathic form (IPAH/FPAH) as well as
secondary to different diseases. In chronic obstructive lung disease (COPD) and
chronic hypoxia, pulmonary hypertension may develop via hypoxic vasoconstriction.
All forms of pulmonary hypertension are characterised by an increase of pulmonary
resistance followed by vascular remodelling. The underlying signalling pathways are
poorly understood.
In previous studies, using the mouse model of hypoxia-induced pulmonary
hypertension, six candidate genes and proteins (FHL-1, S100 A4, BDNF, TrKB, TSP-
1 and CD36) were identified to be regulated in vascular remodelling. The aim of this
study was to characterise their role in vascular remodelling of idiopathic and
secondary pulmonary hypertension in humans. At first, samples from lung
homogenate of IPAH and COPD patients were compared to donors using
quantitative PCR and Western Blot. The mRNA expression levels for FHL-1, S100
A4, BDNF and TrkB revealed higher regulation in IPAH and COPD patients as
compared to donor lungs. In addition, protein levels were regulated in IPAH and
COPD patients (IPAH: FHL-1 and CD36; COPD: TSP-1). Focussing on the vascular
compartment of IPAH and COPD lungs, primary pulmonary arterial smooth muscle
cells (PASMC) and adventitial fibroblasts were isolated and cultivated under
normoxic conditions (FiO2=0.21). Expression levels of FHL-1, S100 A4, BDNF, TrkB,
TSP-1 and CD36 in cells from IPAH and COPD patients were compared to donors
using quantitative PCR, Western Blot and indirect immunofluorescence. Differential
mRNA expression levels were confirmed to be regulated in isolated primary cells of
IPAH (PASMC: FHL-1, TrkB and CD36) and COPD lungs (PASMC: FHL-1;
adventitial fibroblasts: BDNF and TSP-1). In addition, FHL-1 showed pronounced
protein levels in isolated primary PASMC and adventitial fibroblasts of IPAH lungs.
Furthermore, basal expression levels were compared to those under hypoxic
stimulation (24h; FiO2=0.01). On mRNA level, hypoxic stimulation were leading to a
differential expression in cells of IPAH (adventitial fibroblasts: FHL-1 and TSP-1)
and COPD lungs (PASMC: S100 A4 and TrkB; adventitial fibroblasts: FHL-1, TSP-1 and
CD36).
Using indirect immunofluorescence we checked for cellular localisation of the
candidate proteins in PASMC and adventitial fibroblasts. Predominantly, most of the
proteins were localising to the cytoplasm.
This report shows differential expression levels of the examined genes and proteins
in vascular remodelling of IPAH and COPD-associated pulmonary hypertension. The
results point to an involvement of the underlying signalling cascades in IPAH and
COPD-associated pulmonary hypertension and could be of interest for new diagnostic
and therapeutic strategies.