Die Rolle der Mikro-RNA 582 in der kardialen Signaltransduktion bei Hypertrophie und Herzinsuffizienz
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In einem Mikro-RNA Screen in einem Kardiomyopathiemodell (MLP-KO-Mäuse) wurde die miR-582 als in MLP-KO-Mäusen stark hochregulierte Mikro-RNA identifiziert. Für diese Mikro-RNA war bisher keine kardiale Funktion bekannt. Wir konnten eine differentielle Regulation für die miR-582 sowohl in verschiedenen Mausmodellen für kardiale Hypertrophie als auch in vitro in Kardiomyozyten nach zyklischer mechanischer Dehnung beobachten. Dies führte zu der Hypothese, dass diese Mikro-RNA eine wichtige Rolle bei der Entstehung oder beim Fortschreiten von Herzmuskelerkrankungen spielen könnte. Interessanterweise ist die miR-582 in einem Intron des cAMP-spezifischen 3',5'-zyklischen Phosphodiesterase 4D (PDE4D)-Gens lokalisiert. Bei Mäusen führt die Ablation von PDE4D zur Entwicklung einer Herzhypertrophie. Bemerkenswert ist, dass die PDE4D-Isoform PDE4D7 zusammen mit der miR-582 auch in MLP-KO-Mäusen deutlich hochreguliert ist. Ein Hauptziel dieses Antrags bestand darin, die Funktion der miR-582 unter pathologischen Bedingungen in verschiedenen Mausmodellen zu beleuchten. Entgegen unserer Ausgangshypothese konnten wir weder bei miR-582-KO-Mäusen nach einer Aortenkonstriktion (TAC) oder bei mit Calsarcin 1 (CS1)-KO, einem weiteren Kardiomyopathie-Modell, noch bei die miR-582 überexprimierenden (TG582-) Mäusen Veränderungen der echokardiographischen oder morphometrischen Herzparameter beobachten. Auf Genexpressionsebene beobachteten wir jedoch eine Hemmung der Induktion hypertropher Genmarker bei weiblichen CS1-KO/miR-582-KO-Mäusen. Der gleiche Effekt wurde bei miR-582-KO-Mäusen nach einer TAC-Operation festgestellt: Die Induktion von hypertrophen Genmarkern wie Nppa und Nppb durch eine TAC-Operation war bei miR-582-KO-Mäusen abgeschwächt, was auf eine potentiell schützende Rolle des Knockouts von miR- 582 bei Kardiomyopathien hindeutet, die allerdings nur auf Genexpressionsebene sichtbar wird und nicht in der Lage ist, die Herzfunktion zu verbessern. Ein weiteres wichtiges Ziel war die Analyse der Zielgene der miR-582. Wir haben sieben interessante potenzielle Zielgene in silico identifiziert und ihre Expression in vitro in neonatalen Rattenkardiomyozyten nach Überexpression bzw. Hemmung von miR-582 gemessen ohne allerdings eine signifikante Regulation zu identifizieren. Das Gleiche gilt für Herzgewebe von miR-582-KO-Tieren (8 Wochen und 1 Jahr alt) und TG582-Tieren. Zusätzlich haben wir das „host gene“ der miR-582, PDE4D und insbesondere die Isoform PDE4D7, für die wir eine Koregulation mit der miR-582 nachgewiesen haben weitergehend analysiert. Wir konnten zeigen, dass die Überexpression von PDE4D7 die Expression hypertropher Markergene und eine Zunahme der Zellgröße von Kardiomyozyten induziert. Dieser Effekt ist nach einer Induktion von Hypertrophie durch Phenylephrin (PE) noch ausgeprägter. Die Lokalisierung von PDE4D7 in Kardiomyozyten schien nach der Induktion einer Hypertrophie durch PE nicht verändert. Insgesamt zeigt unsere Arbeit, dass miR-582, obwohl selbst unter verschiedenen kardialen Stress-Bedingungen reguliert, alleine nicht ausreicht, um die Entwicklung oder das Fortschreiten von Kardiomyopathien über das Niveau der Genexpression hinaus zu verändern. Allerdings lieferte sie eine Grundlage für aktuell weiterführende Arbeiten zur Analyse der Rolle der PDE4D7 bei Herzerkrankungen.
