Kurzfassung

Die Herzinsuffizienz (HI) ist eine der teuersten medizinischen Indikationen unserer Zeit. Trotz des therapeutischen Fortschritts wie der Blockade der Beta-Rezeptoren oder der Hemmung des RAA-Systems verstirbt immer noch jeder zweite Patient innerhalb von 5 Jahren. Aus diesem Grund gilt es alternative Behandlungsmethoden zu finden. Grundlage hierfür ist jedoch zunächst ein besseres Verständnis der Pathophysiologie und insbesondere der individuell sehr variablen Progression der...Die Herzinsuffizienz (HI) ist eine der teuersten medizinischen Indikationen unserer Zeit. Trotz des therapeutischen Fortschritts wie der Blockade der Beta-Rezeptoren oder der Hemmung des RAA-Systems verstirbt immer noch jeder zweite Patient innerhalb von 5 Jahren. Aus diesem Grund gilt es alternative Behandlungsmethoden zu finden. Grundlage hierfür ist jedoch zunächst ein besseres Verständnis der Pathophysiologie und insbesondere der individuell sehr variablen Progression der Herzinsuffizienz.
 
Das vorliegende Projekt geht der Frage nach, welche Rolle die Topoisomerase II beta (TOP2B) in der Entstehung und Progression der HI spielt. TOP2B wird hauptsächlich in post-mitotischen Zellen wie den Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten) exprimiert. Durch die Generierung von transienten DNA-Doppelstrang-Brüchen modifiziert sie dort die Genomtopologie und wird nach neuestem Erkenntnisstand wiederholt in die Transkription impliziert. Die physiologische Bedeutung der TOP2B und ihre funktionelle Abgrenzung zum paralogen TOP2A sind jedoch unklar.
 
Unsere unveröffentlichten Ergebnisse legen nahe, dass TOP2B an der HI-Pathogenese beteiligt sein könnte. In dem von uns etablierten TOP2B-Knockout-Mausmodell wird die TOP2B in Kardiomyozyten in vivo mittels einer Tamoxifen-induzierten Cre-Rekombinase depletiert. Phänotypisch zeigte sich acht Wochen nach der Tamoxifen-Gabe eine signifikant reduzierte kardiale Auswurffraktion und ein signifikant erhöhtes linksventrikuläres enddiastolisches Volumen in den TOP2B-depletierten Tieren sowohl in MRI- als auch in echokardiographischen Untersuchungen. Neben dieser Verschlechterung der Herzfunktion konnten wir auch morphologische Veränderungen beobachten. Elektronenmikroskopische Betrachtungen, wie auch klassisch histologische Färbungen zeigten fibrotische Veränderungen sowie die Infiltration von Entzündungszellen im Herzgewebe der TOP2B-depletierten Tiere.
 
Diese Daten legen zum ersten Mal eine Rolle der Topoisomerase in der Entstehung einer dilatativen Kardiomyopathie nahe. Falls unsere geplanten Folgeversuche dies untermauern, wäre ein neuer Mechanismus der HI-Entstehung etabliert, was wiederum  Ansatzpunkte für neue Therapien böte. In dem vorliegenden Projekt wollen wir die Rolle der TOP2B in der normalen Herzfunktion sowie in der Entstehung und Prävention der Herzinsuffizienz näher charakterisieren. Eine inneruniversitäre Förderung ist notwendig, um eine mechanistische und dadurch experimentell prüfbare Hypothese zur kardialen Rolle der TOP2B aufzustellen. Da sich Kardiomyozyten nicht teilen vermuten wir, dass die TOP2B für die Transkription von funktionell essentiellen Genen dieser Zellen notwendig ist. Spezifisch wollen wir kardiale Genexpressionsprofile von Wildtyp- und TOP2B-Knockout-Mäusen miteinander vergleichen und die Bindung der TOP2B an Promotoren ausgewählter, differentiell-exprimierter Gene untersuchen. Hierfür wurde bereits die Methode der Chromatin-Immunpräzipitation (ChIP) etabliert, die es uns ermöglicht die transkriptionellen Targets der TOP2B in Kardiomyozyten adulter Mäuse zu identifizieren. Um ein möglichst vollständiges Bild der Rolle der TOP2B auch während der Organogenese zu erhalten, sollen Herzen aus TOP2B-defizienten Embryonen morphologisch und hinsichtlich der Genexpression untersucht werden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in einer Hypothese zur mechanistischen Verbindung der TOP2B und der Entstehung der HI infolge einer TOP2B-Depletion münden. Die Verifizierung dieses Zusammenhangs und die Exploration des daraus abzuleitenden therapeutischen Potentials werden die Grundlage eines darauffolgenden DFG-Antrags stellen.
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