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5  Zusammenfassung

Cardiotrophin-1 ist ein Zytokin, das aufgrund seiner Hypertrophie-induzierenden Eigenschaften vor wenigen Jahren identifiziert wurde [Pennica, 1995a]. Es wird der Familie der Interleukin-6-Zytokine zugeordnet, zu denen auch IL-11, CNTF, OSM und LIF gehören. Diese Substanzen wirken über die gemeinsame Rezeptoruntereinheit gp130.

Neben den Einflüssen von CT-1 auf hämatopoetische, hepatische und neuronale Zellen ist das Zytokin auch an kardiovaskulären Prozessen beteiligt. Einerseits konnte die Induktion der Kardiomyozytenhypertrophie in vitro und in vivo nachgewiesen werden. Dabei unterscheidet sich das histologische Muster von dem durch G-Protein-gekoppelte Signale induziertem durch eine Anordnung neuer Sarkomereinheiten in Serie statt parallel. Auch das Expressionsmuster spezifischer Hypertrophiemarker ist unterschiedlich. Daneben hat CT-1 die Fähigkeit, die Apoptose von Kardiomyozyten in vitro aufzuhalten. Verschiedene transgene Tiermodelle zeigten, daß gp130 eine wichtige Rolle in der embryonalen und postnatalen Regulation kardialer Prozesse einnimmt. Ein wichtiger Ligand scheint dabei CT-1 zu sein, da erhöhte mRNA- und Protein-Spiegel bei genetisch hypertensiven Ratten bzw. im Plasma herzinsuffizienter Patienten nachgewiesen werden konnten.

Basierend auf diesen Ergebnissen war das Ziel dieser Arbeit die Analyse der möglichen Beteiligung genetischer Varianten der kodierenden sowie der regulatorischen Region an der Pathogenese der Hypertrophen bzw. Dilatativen Kardiomyopathie im Rahmen eines genetischen modifizierenden Hintergrunds. Da die Sequenzen der 5´-flankierenden Region noch unbekannt waren, sollten sie identifiziert und bezüglich regulatorischer Eigenschaften analysiert werden.

Da mehrere Studien darauf hinweisen, daß eine gesteigerte Expression von Zytokinen der Interleukinfamilien an der Entwicklung einer chronischen Herzinsuffizienz beteiligt ist, sollte im Rahmen dieser Arbeit auch das Expressionsverhalten der Cardiotrophin-1 mRNA im Myokard herzinsuffizienter Patienten untersucht werden.

Es konnten 1,1 kb der 5´-flankierenden Region sequenziert werden. Die anschließende Luciferase-Reportergen-Analyse wies regulatorische Aktivitäten für den gesamten Bereich nach. Das Computerprogramm TRANSFAC identifizierte Konsensussequenzen verschiedener Transkriptionsfaktorbindungsstellen, konnte aber keine TATA-Box nachweisen. Es handelt sich demzufolge um einen TATA-losen Promotor. Insgesamt enthält die Region 2 CAAT-Boxen (-1043, -976), eine STAT-Bindungsstelle (-984), eine SP-1-Sequenz (-582), ein cAMP-[Seite 92↓]responsives Element (-639), ein GATA-Motiv (-484), eine AP-1-Sequenz (-619) und neun AP-2-Erkennungssequenzen (-716, -438, -266,-248,-207,-181,-73,-72).

Für die Mutationssuche wurden 64 Patienten mit DCM, 53 Patienten mit HCM sowie 100 Kontrollpersonen mittels PCR-SSCP-Analyse untersucht. Für das Promotorfragment "ct1gap6" wurden die DCM-Gruppe auf 201 und die Kontrollgruppe auf 217 Personen erhöht.

Die kodierende Region wurde einschließlich der Exon/Intron-Übergänge analysiert. Es konnte eine kodierende Variante im Codon 92 mit einem Alanin zu Threonin-Austausch bei jeweils einem DCM- bzw. HCM-Patienten identifiziert werden. Diese Substitution liegt in einem Bereich, der zwischen verschiedenen Spezies (Ratte, Maus, Mensch) konserviert ist. Durch die Mutation könnte die Sekundärstruktur gestört werden. Strukturvergleiche mit dem verwandten LIF-Protein zeigten eine Lokalisation in einem Bereich, der Einfluß auf die LIF-Rezeptor-Bindung ausübt.

Die Promotorregion erwies sich als relativ invariabel. Es wurden lediglich eine Basenpaarsubstitution bei -130 (G/T) und eine Deletion der Basen CTTT zwischen -992 und -995 gefunden. Der Polymorphismus an Position -130 fand sich bei 10 von 201 DCM-, 1 von 53 HCM-Patienten und 3 von 217 Kontrollpersonen. Es zeigte sich eine nicht signifikante Tendenz zu einem häufigeren Auftreten bei Patienten mit Dilatativer Kardiomyopathie. Die CTTT-Deletion konnte nur bei einer Patientin mit HCM nachgewiesen werden. Weitergehende Untersuchungen sind notwendig, um einen Einfluß der identifizierten Varianten auf die Zytokinaktivität bzw. -expression und eine mögliche pathogenetische Relevanz für die Entstehung der DCM bzw. HCM festzustellen.

Für die Quantifizierung der CT-1 mRNA wurde die Gesamt-RNA aus rechtsventrikulären Endomyokardbiopsien von 6 Patienten mit eingeschränkter linksventrikulärer Ejektionsfraktion (=CHI, LVEFm= 35%), von 5 Patienten nach Herztransplantation (=TX, LVEFm=62%) sowie von 3 Kontrollpatienten (=KO, LVEFm= 73%) isoliert. Die Messungen erfolgten semiquantitativ mittels HPLC-Analyse und extern standardisiert (PDH-mRNA). Es konnte ein relativer Anstieg der CT-1 Expression um 82% (p<0,002) bei den Patienten mit eingeschränkter LVEF festgestellt werden. Zwischen den beiden Kontrollgruppen KO und TX fand sich kein signifikanter Unterschied. Interessanterweise besteht eine enge Korrelation zu hämodynamischen Parametern, am deutlichsten zur LVEF (p<0,001) und zur RVEF (p<0,002).

Im Rahmen einer Herzinsuffizienz kommt es also zu einer vermehrten Expression von CT-1, die zur Schwere der eingeschränkten Herzfunktion korreliert. Aufgrund seiner vielfältigen Wirkungen auf das Myokard kann CT-1 den Krankheitsprozess auf verschiedenen Wegen beeinflussen. Einerseits kann CT-1 eine Rolle bei der kompensatorischen Hypertrophie spielen. [Seite 93↓]Andererseits konnte die Beteiligung der Apoptose an der Progredienz der Herzinsuffizienz gezeigt werden, die durch CT-1 antagonisiert werden könnte. Darüberhinaus hemmt CT-1 die TNF-alpha-Produktion, einem proinflammatorischen Protein, das ebenfalls an der Pathogenese beteiligt ist. Schließlich konnte für CT-1 in vivo eine Senkung des mittleren Arteriendruckes gezeigt werden, wodurch es eine Vorlastsenkung bewirken könnte.

Da die hier untersuchte Patientengruppe zu klein ist, um endgültige Aussagen zu treffen, sind weitere Untersuchungen in größeren Kollektiven und mit spezifischeren Methoden (interner Standard, Proteinmessung) notwendig. Kürzlich wiesen Zolk et al. neben einer gesteigerten CT-1 Expression eine gp130-Rezeptordegradation bei terminaler Herzinsuffizienz nach. Unklar ist hierbei, ob es sich dabei um einen Schutzmechanismus gegen einen übermäßigen Einfluß von CT-1 auf das Myokard oder um ein Versagen von Kompensationsmechanismen handelt.


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03.06.2004