Konstantinos Drogaris

mRNA-Expression endogener Baculovirus homologer Inhibitoren der Apoptose (IAPs) im insuffizienten Myokard

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) vorgelegt der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 17.06.2008

Abstract
In den letzten Jahren wurden zunehmende Hinweise über die Bedeutung der Apoptose bei der Herzinsuffizienz berichtet. In dieser Arbeit wurde die Rolle der Apoptoseinhibitoren XIAP und hIAP-1 untersucht. Sie sind Teil einer hochkonservierten Proteinfamilie, der Inhibitor of Apoptosis proteins (IAP) und sind in der Lage anhand ihrer BIR Domäne an Caspasen, die zentralen Apoptoseexekutoren, zu binden und ihrer Aktivität zu inhibieren. Zudem können die IAP auch über einer RING Domäne und ihrer Ubiquitin E3 Ligase Eigenschaft die Caspasen eliminieren.
Im Rahmen einer Herztransplantation wurden transmurale, nichtvernarbte, linksventrikuläre Myokardproben von 27 explantierten, terminal insuffizienten Herzen genommen. Das Kontrollmaterial wurde von 20 aus klinischen Gründen nicht transplantierbaren Spenderherzen gewonnen. Daraus wurde die Gesamt RNA gewonnen und anhand einer Standard-kalibrierten kompetitiven RT-PCR Reaktion die mRNA Konzentrationen von XIAP und hIAP-1 bestimmt. In den Kardiomyozyten herzinsuffizienter Patienten ist Apoptose aktiviert, wird aber nur selten bis zum Auflösen der Zelle durchgeführt. Entgegen unserer initialen Vermutung sind die Apoptoseinhibitoren hIAP-1 und XIAP bei herzinsuffizienten Patienten nicht höher exprimiert sondern herabreguliert und zwar bei Patienten mit einer dilatativen Kardiomyopathie stärker als bei Patienten mit einer ischämischen Kardiomyopathie, wobei es eine sehr große interindividuelle Variation gibt. Die mRNA Expression von XIAP und hIAP-1 bei individuellen Patienten korrelierten miteinander. Die Therapieregimes beeinflussen die Genexpression von hIAP-1 und XIAP auf unterschiedlicher Weise. ACE-Hemmer und Betablocker tendieren zu einer Verminderung der IAP Herabregulation bei Patienten mit einer dilatativen Kardiomyopathie. Betablocker aber haben den gegenteiligen Effekt bei Patienten mit einer ischämischen Kardiomyopathie. Kalziumantagonisten und Nitrate schließlich verstärken deutlich die Herabregulation der Apoptoseinhibitoeren und scheinen somit die Apoptoseaktivität zu verstärken.

In the last years growing evidence has been revealed of the significance of apoptosis in heart failure. The present work examines the role of the Inhibitors of Apoptosis Proteins (IAP) XIAP and hIAP-1 in heart failure. These proteins are part of an evolutionary conserved Inhibitor of Apoptosis Protein (IAP) family. Using their BIR domains these proteins are capable of binding Caspases, the central executors of apoptosis, and inhibit their activity. Furthermore they can eliminate Caspases using their RING domains and Ubiquitin E3-Ligase activity.
During heart transplantation transmural, left ventricular, non-scarred myocardial samples were obtained from 27 patients with terminal heart failure. The control material was obtained from 20 donor organs which were not transplanted due to clinical reasons. After isolating the RNA, a standard-calibrated competitive RT-PCR was carried out to determine the mRNA concentrations of XIAP and hIAP-1. Apoptosis is activated in cardiomyocytes of heart failure suffering patients, however it is only rarely completed. Contrary to our presumption, the apoptosis inhibitors hIAP-1 and XIAP are suppresed in heart failure and not overexpressed. Patients with dilatative cardiomyopathy show a stronger suppression of those proteins than patients with ischaemic Cardiomyopathy. However there is a high interindividual variation. mRNA expression of hIAP-1 and XIAP correlate in individual patients. Medical treatment affects the hIAP-1 and XIAP gene expression in different ways: ACE-inhibitors and Betablockers tend to reduce IAP downregulation in patients with dilatative Cardiomyopathy. Betablockers however show the opposite effect in patients with ischaemic Cardiomyopathy. Calcium channel blockers and nitroglycerine aggravate the downregulation of Inhibitors of Apoptosis proteins and seem to intensify apoptotic activity.

Keywords:
Herzinsuffizienz, Apoptose, IAP, BIR, Caspase, dilatative Kardiomyopathie, XIAP, hIAP-1, Nekrose, Kardiomyozyten

heart failure, apoptosis, IAP, BIR, Caspases, dilatative Cardiomyopathy, XIAP, hIAP-1, necrosis, cardiomyocyte

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Referat, Inhaltsverzeichnis, Abkürzungsverzeichnis (3, I-V)
1 Einleitung (1-22)
2 Zielstellung (23)
3 Materialien (24-27)
4 Methoden (28-45)
5 Ergebnisse (46-53)
6 Diskussion (54-60)
7 Zusammenfassung (61)
8 Bibliographie (62-75)
Thesen (76-78)