Epikardiale Signalmodulation bei kardialen Erkrankungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Interaktion zwischen epikardialem Fettgewebe, den darin eingebetteten Koronarien und dem Myokard scheint eine Rolle im maladaptiven Umbau bei der koronaren Herzerkrankung (KHK) zu spielen. Ziel dieses Projektes war, die zelluläre Zusammensetzung und Funktion der epikardialen Zellen bezüglich ihrer endokrinen, metabolischen und inflammatorischen Eigenschaften im interaktiven Zusammenhang besser zu verstehen. Als Grundlage diente eine Single Nuclei RNA Sequenzierung (SN-RNASeq), welche die Unterschiede im Epikard von koronargesunden vs. erkrankten Patienten detektieren und weitere Unterschiede bei Patienten mit reduzierter vs. erhaltener linksventrikulärer Funktion (EFgut vs. EFred) analysieren sollte. Es gelang erstmals, die genaue zelluläre Zusammensetzung von epikardialem Fettgewebe zu entschlüsseln. Der häufigste Zelltyp waren Adipocyten (ADPC), gefolgt von hematopoietischen Zellen (Makrophagen, MP und B- oder T-Zellen), stromalen Zellen (EpiSC), Gefäßzellen (Endothelzellen und glatte Muskelzellen) und epithelialen Epikardzellen (EPC). In den KHK-Patienten wurden signifikant mehr EpiSC gefunden als in den non-KHK Patienten. Dafür zeigten sich in diesen mehr ADPC (n.s.). Innerhalb beider Gruppen wurden bzgl. EFgut oder EFred keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der zellulären Komposition detektiert. Gene-Set-Enrichment Analysen zeigten, dass in den epikardialen Zellen der KHK-Patienten (v.a. in den EPC) u.a. Gene der Inflammationskaskade (TNFα-Pathway) und des sog. epithelial to mesenchymal transitioning (EMT) hochreguliert waren im Vergleich zu den Zellen der non-KHK Patienten. Die SN-RNASeq Daten wurden in vitro validiert (qRT-PCR, ELISA), sowie das EMT selbst und daraus abgeleitete Mechanismen wie Fibrose und Angiogenese untersucht. Zellen beider Kollektive zeigten die Fähigkeit zum EMT (ohne signifikanten Unterschied). Um die Auswirkungen der einzelnen Zelltypen besser zu verstehen, wurde konditioniertes Medium (CM) sämtlicher Zellen gesammelt und für weitere Assays eingesetzt. Das KHK-ADPC CM hemmte die Angiogenese stärker als das non-KHK-ADPC CM. Im Gegensatz zum KHK-MP CM stimulierte das non-KHK-MP CM die Angiogenese. EpiSC beider Gruppen stimulierten ebenfalls die Angiogenese. Alle epikardialen Zellen beider Gruppen zeigten eher antifibrotische Eigenschaften. Zuletzt wurde die Fähigkeit der EpiSC zu ADPC zu differenzieren überprüft. Generell lassen sich die KHK-EpiSC besser zur Differenzierung in ADPC stimulieren als die non-KHK-EpiSC. Die durch dieses Projekt gewonnenen Informationen zeigen die Bedeutung der Inflammation im Rahmen der KHK, sowie die Bedeutung des EMT auch im Menschen. Interessanterweise haben epikardiale Zellen beider Kollektive gleichermaßen antifibrotische Eigenschaften. Jedoch scheinen die ADPC der KHK Patienten die Angiogenese zu hemmen, so dass sich die Interaktion von epikardialem Fett mit den darin eingebetteten Gefäßen als interessantes Forschungsgebiet eröffnet. Die Ergebnisse deuten zudem daraufhin, dass die EpiSC der KHK Patienten besser zu ADPC differenzieren, was wiederum auf eine bedeutende Funktion in der Achse der Interaktion zwischen den EpiSC, den ADPC und den Koronarien hinweist. Dennoch sind zusätzliche Analysen notwendig, um die zugrundeliegenden Mechanismen genauer zu verstehen.
