Novel molecular factors in cardiac hypertrophic response
Säkkinen, Hanna (2023-04-14)
https://urn.fi/URN:ISBN:9789526236315
Kuvaus
Tiivistelmä
Abstract
Cardiac hypertrophy is an adaptive mechanism for maintaining adequate cardiac output during increased workload. In prolonged situations, this process becomes maladaptive and leads to cardiac dysfunction and even heart failure (HF). The molecular mechanisms responsible for left ventricular (LV) remodeling have been extensively studied, and this research has been instrumental in developing pharmacological treatments decreasing mortality in HF patients. However, there is no cure for HF if heart transplantation is not an option. Transcriptomics studies have provided a tool for screening activated genes in diseased tissue. The goal of this work was to characterize the role of four selected genes from microarray screenings in cardiac hypertrophic response. Tumour necrosis factor -like weak inducer of apoptosis (TWEAK), fibroblast growth factor inducible 14 (Fn14), regenerating islet-derived 3 gamma (Reg3γ), and dyxin, known as LIM and cysteine-rich domains 1 (LMCD1) have been previously shown to be upregulated in different experimental models of cardiac stress.
The expression and regulation of TWEAK, Fn14 and Reg3γ were examined in different models of cardiac stress in vivo and in vitro. In addition, the effect of intramyocardial adenoviral gene transfer-inducing overexpression of dyxin on cardiac structure and function was examined during angiotensin II (Ang II)-induced hypertension. The study showed that Fn14 and Reg3γ were rapidly upregulated due to pressure overload and post-infarction remodeling in vivo along with some known inducers of cardiac myocyte hypertrophy in vitro. Immunohistochemical analysis showed that Reg3γ was mainly localized in myofibroblasts in the inflammatory area, while Fn14 showed progressive immunoreactivity in fibroblasts. TWEAK was localized in cardiac myocytes and endothelial cells, but it did not respond to any of the hypertrophic stimuli. Overexpression of cardiac dyxin resulted in thickening of LV structure during Ang II-induced hypertension together with attenuation of the activation of certain cardiac hypertrophy-associated genes.
This study provides new information on the gene expression of novel factors in pathological cardiac hypertrophy as well as new insights for pharmacological therapies in HF.
Tiivistelmä
Suurentuneessa kuormituksessa työskentelevä sydän joutuu sopeutumaan uuteen tilanteeseen kasvattamalla sydänlihassolujen kokoa, jotta sydämen minuuttitilavuus säilyisi ennallaan. Pitkittyessään prosessi muuttuu patologiseksi ja johtaa sydämen vajaatoiminnan kehittymiseen. Tällöin sydänlihassolujen geenien ilmentyminen muuttuu. Muutoksia on tutkittu laajasti, ja näiden tutkimusten pohjalta on kehitetty lääkehoitoja, jotka parantavat sydämen vajaatoimintaa sairastavien potilaiden ennustetta. Parantavaa lääkehoitoa ei sairauteen kuitenkaan ole tarjolla. Vain harvojen potilaiden kohdalla sydämen siirto on mahdollinen parannuskeino. Koko genomin kattavat transkriptomiikkatutkimukset ovat antaneet viitteitä useiden geenien osuudesta sydämen hypertrofian kehittymisessä. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin neljän geenin, TWEAK:in, Fn14:n, Reg3γ:n ja dyksiinin, merkitystä sydämessä hypertrofian kehittymisen näkökulmasta.
TWEAK-, Fn14- ja Reg3γ-geenien ilmentymistä ja säätelyä tutkittiin sydämen kuormitusmalleissa koe-eläimillä sekä sydänlihassoluviljelmissä. Lisäksi koe-eläimillä tutkittiin adenovirusvälitteisen dyksiini-geenin yli-ilmentymisen vaikutuksia sydämessä painekuormituksen aikana. Tutkimus osoitti, että Fn14 ja Reg3γ aktivoituivat sekä sydämen painekuormituksessa että infarktin jälkeisen uudelleen muovautumisen aikana niin koe-eläimillä kuin sydänlihassolujen liikakasvua aiheuttavien tekijöiden vaikutuksesta sydänlihassoluviljelmissä. Immunohistologisessa tutkimuksessa Reg3γ paikantui pääasiassa tulehdusalueen myofibroblasteihin ja Fn14 fibroblasteihin, ja Fn14:n värjäytyminen tehostui fibroosin edetessä. Sydänlihassoluihin ja verisuonten endoteelisoluihin paikantuva TWEAK ei juurikaan aktivoitunut kyseisissä koemalleissa. Dyksiinin yli-ilmentyminen painekuormituksen aikana lisäsi sydämen vasemman kammion seinämäpaksuutta ja kumosi eräiden sydämen liikakasvuun liittyvien geenien painekuormituksen aiheuttaman aktivoitumisen.
Väitöskirjatutkimus tarjoaa uutta tietoa eräiden uusien geenien ilmentymisestä sydämen hypertrofian kehittymisen aikana ja antaa uusia näkökulmia sydämen vajaatoiminnan lääkehoitojen kehitykselle.
Original papers
Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.
Mustonen, E., Säkkinen, H., Tokola, H., Isopoussu, E., Aro, J., Leskinen, H., Ruskoaho, H., & Rysä, J. (2010). Tumour necrosis factor-like weak inducer of apoptosis (TWEAK) and its receptor Fn14 during cardiac remodelling in rats. Acta Physiologica, 199(1), 11–22. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.2010.02080.x
Säkkinen, H., Aro, J., Kaikkonen, L., Ohukainen, P., Näpänkangas, J., Tokola, H., Ruskoaho, H., & Rysä, J. (2016). Mitogen-activated protein kinase p38 target regenerating islet-derived 3γ expression is upregulated in cardiac inflammatory response in the rat heart. Physiological Reports, 4(20), e12996. https://doi.org/10.14814/phy2.12996
Säkkinen, H., Luosujärvi, H., Karvonen, T., Mustonen, E., Moilanen, A.-M., Aro, J., Näpänkangas, J., Ruskoaho, H., & Rysä, J. (2023). Transcriptional cofactor dyxin mediates hypertrophic response in the heart during angiotensin II -induced hypertension. Manuscript in preparation.
Osajulkaisut
Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon.
Mustonen, E., Säkkinen, H., Tokola, H., Isopoussu, E., Aro, J., Leskinen, H., Ruskoaho, H., & Rysä, J. (2010). Tumour necrosis factor-like weak inducer of apoptosis (TWEAK) and its receptor Fn14 during cardiac remodelling in rats. Acta Physiologica, 199(1), 11–22. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.2010.02080.x
Säkkinen, H., Aro, J., Kaikkonen, L., Ohukainen, P., Näpänkangas, J., Tokola, H., Ruskoaho, H., & Rysä, J. (2016). Mitogen-activated protein kinase p38 target regenerating islet-derived 3γ expression is upregulated in cardiac inflammatory response in the rat heart. Physiological Reports, 4(20), e12996. https://doi.org/10.14814/phy2.12996
Säkkinen, H., Luosujärvi, H., Karvonen, T., Mustonen, E., Moilanen, A.-M., Aro, J., Näpänkangas, J., Ruskoaho, H., & Rysä, J. (2023). Transcriptional cofactor dyxin mediates hypertrophic response in the heart during angiotensin II -induced hypertension. Manuscript in preparation.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [37957]