Rolle von microRNAs in der HIF-1alpha-vermittelten Regulation des Energiestoffwechsels in Makrophagen in der Atherosklerose

• Antragstellerin: Dr. Lucia Natarelli, seit 5/2019
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 298934349

Makrophagen spielen eine wichtige Rolle in der angeborenen Immunantwort und bei der Entwicklung von chronischen Erkrankungen wie der Atherosklerose und des metabolischen Syndroms, die nahezu 30% aller Todesursachen weltweit verursachen. Die Plastizität der Makrophagen, die sich sowohl in pro- als auch in anti-inflammatorischen Subtypen entwickeln können, ermöglicht die Regulation von verschiedenen Stadien des Entzündungsprozesses. Der Transkriptionsfaktor hypoxia-inducible transcription factor (HIF)-1alpha induziert die pro-inflammatorische Polarisierung von Makrophagen (M1-Phänotyp) indem er den Energiestoffwechsel von oxidativer Phosphorylierung (OXPHOS) auf aerobe Glykolyse verändert. Die funktionellen Mechanismen durch die HIF-1alpha diese metabolische Re-programmierung zur aeroben Glykolyse induziert und damit die Funktion der Makrophagen beeinflusst sind derzeit nicht bekannt. Unsere Vorversuche zeigen, dass der Knockout des HIF-1alpha Gens in Makrophagen die OXPHOS fördert, die Expression von wichtigen Enzymen im oxidativen Energiestoffwechsel steigert und den nekroptotischen Zelltod verringert. Dieser Effekt des HIF-1alpha Knockouts ist mit einer verminderten miR-210 und einer gesteigerten miR-383 Expression assoziiert. Ferner vermindert der Knockout von HIF-1alpha in Makrophagen die Atherosklerose und den nicht-apoptotischen Zelltod von Plaque-Makrophagen.Wir wollen untersuchen, ob HIF-1alpha die Nekroptose von pro-inflammatorischen Makrophagen durch Regulation der miR-210 und miR-383 Expression induziert und dadurch die Entwicklung der Atherosklerose fördert. Wir vermuten, dass synergistische Effekte einer miR-210-vermittelten Hemmung der OXPHOS und einer zellulären ATP Depletion aufgrund ineffizienter Reparatur von oxidativen DNA Schäden in Abwesenheit von miR-383 eine entscheidende Rolle bei der HIF-1alpha-induzierten Nekroptose in Makrophagen spielen können.Um diese Hypothese zu überprüfen werden wir -gain-and-loss-function- Experimente in Makrophagen durchführen, um die Effekte von miR-210 auf die OXPHOS, ATP Synthese, Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies und die DNA Schäden zu untersuchen. Ferner werden wir untersuchen, ob die Suppression von miR-383 durch HIF-1alpha den ATP Verbrauch durch eine gesteigerte Expression der Poly-(ADP-Ribose) Glykohydrolase, einem möglichen Target der miR-383, erhöht wird. In diesem Zusammenhang werden wir die Beteiligung von miR-210 und miR-383 am HIF-1alpha-vermittelten Zelltod während der atherosklerotischen Plaquebildung untersuchen.Wir glauben, dass dieses Projekt neue Aspekte in der Regulation des Energiestoffwechsels und der Nekroptose von Makrophagen im Rahmen chronischer Entzündungskrankheiten liefern wird. Dies könnte zur Entwicklung neuer therapeutische Ansätze beitragen die eine Beeinflussung der Funktion von Makrophagen durch microRNA-vermittelte metabolische Re-programmierung zum Ziel haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Ela Karshovska, bis 4/2019