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Einfluss von PACAP bzw. des PACAP-Rezeptors PAC1 auf Morphologie und Expression Inflammations-/ Apoptose-/ Atheroskleroserelevanter Proteine/ Zytokine im Myokard bei ApoE defizienten Mäusen unter cholesterinreicher „Western Type Diet“
Atherosklerotische Veränderungen sind in unserer westlichen Welt eine sehr weit verbreitete Pathologie, welche mit der Pathogenese diverser Herz-Kreislauferkrankungen, wie zum Beispiel dem akuten Myokardinfarkt oder einer [chronischen] Herzinsuffizienz in Verbindung gebracht wird. Dabei scheint PACA...
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| 1. Verfasser: | |
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| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2022
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Atherosklerotische Veränderungen sind in unserer westlichen Welt eine sehr weit verbreitete Pathologie, welche mit der Pathogenese diverser Herz-Kreislauferkrankungen, wie zum Beispiel dem akuten Myokardinfarkt oder einer [chronischen] Herzinsuffizienz in Verbindung gebracht wird. Dabei scheint PACAP [PACAP engl.: „Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide“] beziehungsweise dessen spezifischer Rezeptor PAC1, einen entscheidenden Faktor für die Beeinflussung bzw. Entstehung solcher Pathologika darzustellen. PACAP, welches zur Vasoaktiven Intestinalen Peptid (VIP)- Sekretin- Somatoliberin- Glukagon- Superfamilie gehört, zählt als einziger Ligand, der an den PAC1-Rezeptor binden kann. Der PAC1-Rezeptor wird unter anderem im Myokard exprimiert und könnte dort vermutlich über die Eigenschaft die Konzentration inflammatorischer, sowie antiinflammatorischer Zytokine zu beeinflussen, kardioprotektiv wirken. Weiterhin scheint das PACAP-System bei der Entstehung und dem Verlauf einer ischämischen Herzerkrankung eine beeinflussende Rolle zu spielen.
In unserer Arbeit wurde der Einfluss einer PACAP bzv. PAC1-Defizienz im Myokard bei Mäusen untersucht, anhand der Expression von inflammations-, atherosklerose-, und apoptoserelevanten Proteinen und Zytokinen sowie der Infiltration von Leukozyten. Die dafür untersuchten Mäuse hatten folgende Genotypen: 1. PACAP+/+ / PAC1+/+ / ApoE+/+ [kurz: WT]; 2. PACAP+/+ / PAC1+/+ / ApoE-/- [kurz: ApoE-/-]; 3. PACAP-/- / PAC1+/+ / ApoE-/-; 4. PACAP+/+ / PAC1-/- / ApoE-/-. Dabei hatten alle Tiere ein Alter von 30 Wochen und wurden ab der 10. Woche mit einer „Western Type Diet“ gefüttert. Die Plasma-Triglycerid- und -Cholesterin-Spiegel wurden untersucht; weiterhin wurde der Quotient aus Herzgewicht und Tibialänge ermittelt. Mittels Immunhistomorphometrie wurden die Myokardschnitte auf COX2+-, MuRF-1+-, Moma-2+-, LOX-1+-, IL1-ß+-, TNF-α+- und Lectin+-Zellen untersucht. Außerdem gaben Aminosäureanalysen Aufschluss über die Zusammensetzung der Herzen.
Die Plasma-Triglyceridspiegel waren bei ApoE-/-- im Vergleich zu WT-Mäusen und bei PAC1-/- / ApoE-/-- im Vergleich zu ApoE-/--Mäusen nicht signifikant verändert. PACAP-/- / ApoE-/--Mäuse zeigten im Vergleich zu ApoE-/--Mäuse 60,6% höhere Triglyceridspiegel. Zusätzlich waren die Plasma-Cholesterinspiegel nur bei ApoE-/--im Vergleich zu WT-Mäusen um den Faktor 10 erhöht. Wir fanden bei PACAP-/- / ApoE-/- - und bei PAC1-/- / ApoE-/--Mäusen im Vergleich zu ApoE-/- -Mäusen ähnliche Cholesterinspiegel. Die relativen Herzgewichte waren nur bei PAC1-/- / ApoE-/--Mäusen um 18,1% kleiner im Vergleich zu ApoE-/--Mäusen. PACAP-/- / ApoE-/--, im Vergleich zu ApoE-/--Mäusen sowie ApoE-/--, im Vergleich zu WT-Mäusen zeigten keine signifikante Veränderung der relativen Herzgewichte. Unsere Befunde weisen außerdem bei ApoE-/-- Mäusen im Vergleich zu WT-Mäusen, bzw. bei PAC1-/- / ApoE-/--, im Vergleich zu ApoE-/--Mäusen 22% bzw. 55,7% mehr COX2+-Zellen auf. Die Dichte der MuRF-1+-Zellen [Atrophiemarker] waren bei ApoE-/--, im Vergleich zu WT-Mäusen um 116,7% erhöht und bei PACAP-/- / ApoE-/--, sowie PAC1-/- / ApoE-/--, im Vergleich zu ApoE-/--Mäusen um 51,2% bzw. 66,7% mehr vertreten. Die Makrophagendichte [Dichte Moma-2+-Zellen] war bei PACAP-/- / ApoE-/-- sowie bei PAC1-/- / ApoE-/--Mäusen im Vergleich zu ApoE-/--Mäusen um 25,9% bzw. 44,2% verringert. Ferner war die Kapillarisierung [Dichte Lectin+-Zellen] nur bei ApoE-/-- vs. WT-Mäusen um 24,5% verringert. LOX-1+-Zellen [Atherogener Marker] wiesen weiterhin nur bei PAC1-/- / ApoE-/--Mäuse eine um 44,47% höhere Dichte gegenüber ApoE-/--Mäusen auf. Eine Analyse der Aminosäuren zeigte bei PACAP-/- / ApoE-/--, sowie bei PAC1-/- / ApoE-/-- Mäusen eine um 23,6% sowie 20,9 % geringere Aminosäurenkonzentration im Ventrikelmyokard als bei ApoE-/--Mäusen. Dabei waren sowohl das Apoptosesignal-Molekül Phosphatidyl-Serin, als auch die antiinflammatorische wirksame Gamma-Amino-Buttersäure [GABA] bei PACAP-/- / ApoE-/--, vs. ApoE-/--Mäusen um 22% bzw. 36,7% verringert; weiterhin bei PAC1-/- / ApoE-/--, vs. ApoE-/--Mäusen um 21,8% bzw. 18,2% vermindert.
Unsere Befunde weisen durch die erhöhte Dichte COX2+-Zellen bei PAC1 bzw. PACAP-Defizienz [PACAP-/- / ApoE-/-- und PAC1-/- / ApoE-/--Mäuse] im Vergleich zu ApoE-/--Mäusen auf ein proinflammatorisches Milieu im Myokard hin. Dieses führt nur bei PAC1-/- / ApoE-/--Mäusen in Verbindung mit einem pro-atherogenen Milieu [LOX1+-Zellen] zu einer Herzatrophie, was durch eine erhöhte Dichte MuRF-1+ Kardiomyozyten verdeutlicht wird. Zusätzlich zeigt sich eine positive Korrelation zwischen der Dichte MuRF-1+-, sowie COX2+-Zellen, was einen Zusammenhang zwischen Atrophie und inflammatorischen Milieu im Myokard verdeutlicht. Interessanterweise wiesen PACAP-/- / ApoE-/--Mäuse ein unverändertes Herzgewicht, keine vermehrte Dichte COX2+-, sowie LOX-1+Zellen, jedoch eine vermehrte Dichte von MuRF-1+-Kardiomyozyten auf. Die Expression der Zytokine IL1-ß, TNF-α, die Dichte Moma-1+-Zellen [Makrophagen] sowie die Kapillarisierung des Myokards [Dichte Lectin+-Zellen] wurde durch die Defizienz von PACAP bzw. PAC1 nicht signifikant beeinflusst. Die geringere Konzentration der Aminosäuren im Ventrikelmyokard schien sich nur auf die PAC1-/- / ApoE-/--Mäuse auszuwirken [s. rel. Herzgewicht]. Weiterhin schien die geringere Konzentration der Aminosäuren GABA sowie Phosphatidyl-Serin, nur bei PAC1-Defizienten Mäusen eine Auswirkung zu haben [s. COX2, LOX-1, rel. Herzgewicht]. Im Vergleich zur Studie von Gohlke (Dissertation Gohlke 2017), bei der die Fütterung der Mäuse über 30 Wochen mittels „Normalfutter“ erfolgte, ließen sich die Auswirkungen einer cholesterin reichen „Western Type Diet“ [Cholesterinfuttereffekt] gut darstellen: Unter Normalfutter waren im Vergleich zu unserer Studie folgende Parameter verringert: Plasmaspiegel der Triglyceride sowie des Cholesterins und rel. Herzgewicht. Weiterhin war die Dichte der Zellen mit folgenden Markern erhöht: COX2, MuRF-1, LOX-1, Moma-2 sowie Lectin. Zusätzlich war die Konzentration der Aminosäuren geringer.
In der Zusammenschau unserer Befunde im Vergleich mit in der Literatur existierenden Daten zeigt sich, dass PAC1 unter „Western Type Diet“ im Ventrikelmyokard folgende Faktoren beeinflusst: So wirkt PAC1 anti-inflammatorisch [COX2], senkt die Expression pro-atherogener Mediatoren [LOX-1] und vermindert eine myokardiale Atrophie [MuRF-1]. Im Hinblick auf PACAP scheinen diese Eigenschaften nicht zuzutreffen; hier müssen andere Mechanismen zusätzlich eine Rolle spielen. Eine Möglichkeit wäre dabei das VIP-System oder aber die Auswirkungen einer Hypertriglyceridämie unter Fütterung einer „Western Type Diet“ über einen längeren Zeitraum. Eine Berücksichtigung des Fütterungszeitraumes [längerer vs. kürzerer Fütterungszeitraum] sowie die Auswirkungen einer Defizienz des VIP-Systems würde sich gleichzeitig als gute Möglichkeit für zukünftige Untersuchungen im Hinblick auf den Einfluss auf ein inflammatorisches, sowie atherogenes Milieu im Myokard anbieten. |
|---|---|
| Umfang: | 168 Seiten |
| DOI: | 10.17192/z2022.0294 |