Universität zu Köln

Suhr, Laura (2023). Identifizierung von Biomarkern in hypertrophierten Kardiomyozyten und Einfluss von mesenchymalen Stammzellen im in vitro Modell. PhD thesis, Universität zu Köln.

PDF Dissertation_Suhr.pdf - Accepted Version Download (3MB)

Abstract

Herzkreislauferkrankungen stehen weltweit noch immer auf Platz eins der Todesursachen. Da viele kardiovaskuläre Erkrankungen im direkten Zusammenhang mit einer Myokardhypertrophie stehen und diese als starker Prädiktor für einen negativen Verlauf gilt, nimmt die Erforschung therapeutischer Ansätze in diesem Bereich seit langem einen hohen Stellenwert ein. Auf der zellulären Ebene gilt besonders die Therapie mit mesenchymalen Stammzellen (MSCs) als vielversprechender Ansatz. Ziel dieser Arbeit war es, ein in vitro Modell für die kardiale Hypertrophie auf Basis der beiden kardialen Zellreihen HL - 1 (heart like 1) und iPS - CM (Cardiomyocytes derived from induced pluripotent stem cells) zu etablieren. Hierfür sollte mittels Phenylephrin in den Zellreihen eine Hypertrophie induziert und anschließend in den hypertrophierten Zellen geeignete Biomarker detektiert werden. Zur Bestätigung der Zellhypertrophie wurde eine histologische Quantifizierung der Zellgröße durchgeführt und die mittels Microarray detektierten und anhand von Literaturrecherche ausgewählten Hypertrophiemarker durch rtPCR und Western Blot überprüft. Im zweiten Teil dieser Arbeit sollte mit Hilfe dieser Marker der Einfluss von MSCs auf die Hypertrophie in den Kardiomyozyten untersucht werden. Hierfür wurden direkte und indirekte Co- Kulturen aus iPS - CM und MSCs angelegt. Da bereits bekannt ist, dass eine Präkonditionierung der MSCs zur Stimulation ihrer parakrinen Aktivität führt, erfolgte vor Co - Kultivierung bei einem Teil der MSCs zusätzlich eine Behandlung mit IL - β und IFN - γ. Während der Untersuchungen erbrachten insbesondere die immortalisierten HL - 1 Zellen trotz ihrer langen Etablierung als Zellreihe für die Herz- Kreislaufforschung nicht die zu erwartenden Ergebnisse, so dass die weiteren Versuche der Co -Kultur ausschließlich mit den iPS - CM durchgeführt wurden. Für murine iPS - CM sind bislang in der Literatur keine hypertrophiespezifischen Marker beschrieben worden. In der Microarray Analyse zeigte sich in den hypertrophierten iPS - CM die stärkste Hochregulierung beim neuron-derived orphan receptor Gen (NOR- 1). Neben NOR- 1 zeigte sich ebenfalls eine Signifikanz bei der Proteinexpression der Proteinkinase B (pAkt) und dem Transmembranprotein Connexin 43 (Cx 43). Die Ergebnisse der direkten und indirekten Co- Kultivierung stellten sich bei der Proteinexpression gegensätzlich dar. Der kardioprotektive Effekt der MSCs auf die iPS - CM scheint sich in der indirekten Co- Kultivierung zu manifestieren, hier zeigte sich ein signifikanter Rückgang der Expression von Cx 43 und NOR- 1. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen die iPS - CM als vielversprechendes in vitro Modell für die Myokardhypertrophie. Die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse von pAkt, Cx 43 und NOR- 1 detektieren diese als nutzbare Hypertrophiemarker in den iPS - CM. Anhand der ermittelten Biomarker besteht eine gute Möglichkeit, die kardiale Hypertrophie und deren mögliche Therapie auf zellulärer Ebene weitergehend zu untersuchen. Insbesondere NOR- 1 erscheint hierfür besonders interessant zu sein, da hier die kardialen Zusammenhänge noch weitestgehend unbekannt sind. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit konnte eine Regression der Hypertrophie in den iPS - CM in der indirekten Co- Kultur mit präkonditionierten MSCs gezeigt werden. Die Ergebnisse bestätigen, dass der MSC-vermittelte Effekt auf die hypertrophierten iPS - CM am ehesten über lösliche Faktoren geschieht.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Suhr, Laura LauraMSuhr@web.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-713799
Date:	2023
Language:	German
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Faculty of Medicine > Chirurgie > Klinik und Poliklinik für Herz- und Thoraxchirurgie
Subjects:	Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language HL - 1 (heart like 1) UNSPECIFIED iPS - CM (Cardiomyocytes derived from induced pluripotent stem cells) UNSPECIFIED mesenchymalen Stammzellen UNSPECIFIED Co -Kultur UNSPECIFIED Myokardhypertrophie UNSPECIFIED Phenylephrin UNSPECIFIED pAKT (Proteinkinase B) UNSPECIFIED Cx-43 (Connexin 43) UNSPECIFIED NOR- 1 (neuron-derived orphan receptor Gen) UNSPECIFIED
Date of oral exam:	7 March 2023
Referee:	Name Academic Title Paunel-Görgülü, Adnana Professorin Dr. rer. nat. Pfannkuche, Kurt Privatdozent Dr. rer. medic.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/71379