Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

Rolle der Siah-Ubiquitinligasen in der Entstehung der pulmonalen Hypertonie und daraus resultierenden rechtsventrikulären 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/

Bookmark bei Connotea Bookmark bei del.icio.us


Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Veterinär-Physiologie und -Biochemie; Zentrum für Innere Medizin
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6180-7
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 12.06.2014
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 Gefäßwiderstandes der Lungenstrombahn verbindet. Die Druckerhöhung innerhalb des kleinen Kreislaufs führt zu einer erheblichen Belastung des rechten Herzens mit resultierender rechtsventrikulärer 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 Gefäßremodeling und der rechtsventrikulären Funktion ermöglichen. Auch in der Tiermedizin spielt die PH eine Rolle. Sie ist für wirtschaftliche Einbußen im Nutztiersektor (Rind, Geflügel) 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 Veränderungen der PH als auch in der rechtsventrikulären Hypertrophie eine Rolle spielen. Siah2 und Siah1/2 knockout-Mäuse sowie ihre entsprechenden Wildtypkontrollen wurden in zwei verschiedenen Tiermodellen der PH untersucht. Es wurden das Hypoxiemodell, ein häufig verwendetes Modell zur Simulation der milden Formen der PH, sowie das Modell des pulmonalarteriellen „banding“, das die Untersuchung einer von der pulmonalarteriellen Gefäßstrombahn unabhängigen Rechtsherzhypertrophie ermöglicht, eingesetzt. Echokardiografische Verlaufskontrollen, terminale invasive hämodynamische Messungen und die Bestimmung verschiedener Maße für 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, während sie die kardiale Funktion entscheidend beeinflussen. Diese Schlussfolgerung untermauern die echokardiografischen und hämodynamischen Untersuchungen, sowie die Rechtsherzratios und die rechtsventrikuläre Histologie der „banding“-operierten KO-Gruppen. Ein interessantes Ergebnis im „banding“-Modell war die maladaptive rechtsventrikuläre Entwicklung der Siah1/2KO Tiere, welche im Hypoxiemodell geschützt waren. Siah2KO Mäuse 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 Funktionalität von Siah geht unter chronisch hypoxischen Bedingungen also nicht auf eine Steigerung der Expression zurück. Eine erhöhte Expression der HIFregulierenden Prolyl-4-Hydroxylase PHD3 bei SiahKO Mäusen impliziert eine entscheidene Rolle dieses Enzyms und der resultierenden Beeinflussung der HIF-Signalkaskade bei der Entwicklung des kardialen Phänotypes. Derzeit wird kontrovers diskutiert, ob hohe oder geringe HIF-Konzentrationen zu einer Protektion der kardialen Funktion führen. Die vorliegenden Daten sprechen für eine zunächst 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 münden. Auf der Suche nach dem verantwortlichen Effektorprotein wurde die mRNA- und Proteinexpression von VEGFA und seinen Rezeptoren untersucht. Aufgrund der geringfügigen bzw. nicht statistisch konklusiven Expressionsunterschiede liegt allerdings der Schluss nahe, dass die VEGFSignalkaskade nicht verantwortlich für die Entstehung des kardialen Phänotypes 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.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand