Reguliert Protein Arginine Deaminase 4 die Inflammasom-Aktivierung in Endothel-Zellen sowie Granulozyten und treibt dadurch den Myokardialen Ischämie-Reperfusionsschaden an?

• Antragsteller: Dr. Lukas Heger
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440378203

Herzinsuffizienz nach Myokardinfarkt führt zu Einbußen in Lebensqualität und erhöht die Mortalität. Im Zeitalter aggressiver Reperfusionsregime, die stringent auf die Vermeidung einer Ischämie ausgerichtet sind, rückt ein zweiter Mechanismus des Zelltods in den Mittelpunkt: Der Ischämie-Reperfusionsschaden (I/R-Schaden).Dabei kommt es nach Wiederherstellen der Durchblutung zu einer weiteren Schädigung des Myokards. Im Tiermodell ist dieser I/R-Schaden für bis zu 50% des endgültigen Myokardschadens nach Infarkt verantwortlich. Seit seiner Erstbeschreibung in den 1960er Jahren durch Jennings et al. hat sich gezeigt, dass der I/R-Schaden durch eine sterile Entzündungsreaktion angetrieben wird, initiiert von einwandernden Blutzellen und lokalen Entzündungsprozessen. In der Initialisierung und Steuerung dieser sterilen Entzündungsreaktion scheint ein zytosolischer Multiprotein-Komplex, das Inflammasom, eine bedeutende Rolle zu spielen. Dieser treibt über die Aktivierung von Caspasen als Teil der angeborenen Immunantwort vor allem über die Sekretion von Zytokinen der Interleukin-1-Familie die pro-inflammatorischen Prozesse voran.2014 zeigten Gao C. et al., dass das NLRP3-Inflammasom (IF) in kardialen mikrovaskulären Endothelzellen (CMECs) an der Initiierung wie dem Erhalt der sterilen Entzündungsreaktion im I/R-Schaden beteiligt ist. Kürzlich zeigte außerdem Mishra N et al., dass in Makrophagen das Protein Arginine Deiminase 4 (PAD4) an der Aktivierung des NLRP3-IFs beteiligt ist. Ebenfalls vor kurzem zeigte Wagner et al., dass das NLRP3-IF in Granulozyten eine wichtige Rolle bei der Entstehung sogenannter Neutrophil Extracellular Traps (NETs) innehat. Diese Netzwerke extrazellulärer Fasern, die primär aus der DNA neutrophiler Granulozyten und antimikrobiellen Proteinen bestehen, wurden ursprünglich beschrieben als Teil der Immunabwehr gegen pathogene Keime. Es mehren sich jedoch die Hinweise, dass NETs in autoimmunen und inflammatorischen Prozessen eine wichtige Rolle spielen. Auch im I/R-Schaden wurden NETs 2015 durch Ge L. et al. nachgewiesen.Ob PAD4 in Granulozyten oder Endothelzellen an der Aktivierung des NLRP3-IFs beteiligt sind und damit die sterile Entzündung im I/R-Schaden antreiben, ist noch nicht erforscht.Der vorliegende Projektentwurf möchte die Regulierung inflammatorischer Prozesse im I/R-Schaden im Mausmodell erforschen. Dazu soll das Modell einer temporären LAD-Ligatur verwendet werden und ex-vivo Verfahren wie Histologie, Gen-Expressionsanalysen in Granulozytären- und Endothelzellen, Proteinexpressionsanalysen mit ELISA sowie Durchflusszytometrie und Immunfluoreszenzmikroskopie zum Einsatz kommen. Vergleichend erfolgt die Auswertung in PAD4-/--Mäusen auf genetischem C57Bl/6J Hintergrund, WT- und NLRP3-/-- Mäusen.Die daraus entstehenden Erkenntnisse könnten helfen die pathophysiologischen Prozesse im I/R-Schaden besser zu verstehen und daraus mögliche Therapieoptionen abzuleiten.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Denisa D. Wagner, Ph.D.