Stimulation pro-fibrotischer und pro-inflammatorischer Signalwege im kardialen Remodeling durch den orphan Rezeptor GPRC5B

von Samson-Himmelstjerna, Friedrich

Die Behandlung der chronischen Herzinsuffizienz stellt eine der größten Herausforderungen der modernen Medizin dar. An Ihrer Entstehung sind Inflammation, kardiale Fibrose und myokardialer Zellverlust sowie kardiomyozytäre Hypertrophie beteiligt. Diese Prozesse münden letztendlich in kardialem Remodeling, welches mit einer stark eingeschränkten Funktion des Herzens einhergeht, sodass dieses den Körper nicht mehr suffizient mit Blut versorgt. Eine Schlüsselrolle in der Pathogenese spielen dabei kardiale Fibroblasten, welche einen Großteil der kardialen Zellpopulation darstellen. GPRC5B, ein G-Protein-gekoppelter orphan Rezeptor, der pro-inflammatorische Eigenschaften in Adipozyten hat und in den Glukose- und Lipidstoffwechsel involviert ist, wird endogen in kardialen Fibroblasten exprimiert. Er wirkt vermutlich über die Aktivierung der NFκB-Signalkaskade. Hier wurde die Regulation und Funktion dieses Rezeptors in primären Rattenkardiofibroblasten und seine potentielle Bedeutung in der Pathogenese kardialen Remodelings untersucht. Die Expression des GPRC5B-Rezeptors wird durch TNFα, LPS und mechanischen Stress reguliert. In, frisch aus neonatalen Ratten isolierten, kardialen Fibroblasten zeigte sich im Western Blot nach 48h Stimulation mit TNFα (50 ng/ml) oder LPS (100 ng/ml) eine signifikante Hochregulierung von GPRC5B gegenüber unstimulierten Zellen. Diese Regulation von GPRC5B bestätigte sich auch auf mRNA-Ebene (qPCR). Des Weiteren zeigten Auswertungen der mRNA nach 24 stündiger mechanischer Belastung durch 18%ige Dehnung eine deutliche Hochregulation von GPRC5B gegenüber nicht-gedehnten Zellen. Bei adenoviral vermittelter Überexpression von GPRC5B in kardialen Fibroblasten (20 MOI) wurde ein Anstieg der basalen Transkriptionsrate von TNFα, IL-1ß, IL-6, MCP-1 und von MMP-9 beobachtet. Nach anschließender 24 stündiger Stimulation mit LPS (10 ng/ml) zeigte sich kein signifikanter Unterschied der IL-6 und MCP-1-mRNA-Niveaus im Vergleich zu den mit AdLacZ infizierten Kontrollzellen, die TNFα-, IL-1ß- und MMP-9-Transkriptionen stiegen hingegen signifikant an. Die Überepxression von GPRC5B hatte keinen Einfluss auf die Transkription von Kollagen-1A1 in vitro. Mittels spezifischer siRNA ließ sich in kardialen Fibroblasten ein Knockdown von GPRC5B auf Proteinebene auf 25% des endogenen Expressionsniveaus erreichen. In den Knockdown-Zellen war nach Transfektion mit anschließender 24 stündiger Stimulation mit LPS (10 ng/ml) eine Abnahme von IL-1ß- und von MMP-9-mRNA gegenüber den Kontrollzellen nachweisbar, während IL-6 und MCP-1 unbeeinflusst blieben. Der Knockdown von GPRC5B hatte einen signifikanten Anstieg von TNFα-mRNA zur Folge. Des Weiteren wurden im Western Blot die Proteinlysate von ganzen Herzen GPRC5B-überexprimierender Mäuse mit denen von Wildtypen verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass erhöhte GPRC5B-Expression zu signifikanter Anreicherung von MMP-9 und signifikant erniedrigtem Gehalt von Kollagen-1A1 führte. Es konnte erstmalig gezeigt werden, dass die Expression von GPRC5B in kardialen Fibroblasten durch inflammatorische und Stress-induzierte Signalwege erhöht wird. Außerdem konnte demonstriert werden, dass GPRC5B die Transkription von inflammatorischen Zytokinen moduliert (TNFα, IL-1ß, IL-6, MCP-1) und in den Stoffwechsel der kardialen Extrazellulärmatrix eingreift (MMP-9, Kollagen-1A1). Insgesamt weisen diese Untersuchungsergebnisse auf eine funktionale Beteiligung des orphan Rezeptor GPRC5B an myokardialen Entzündungsprozessen und dem kardialen Remodeling hin.

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von Samson-Himmelstjerna, Friedrich: Stimulation pro-fibrotischer und pro-inflammatorischer Signalwege im kardialen Remodeling durch den orphan Rezeptor GPRC5B. 2019.

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