Wechselwirkungen der Transkriptionsmodulatoren Wt1, Gata4 und Retinsäure mit dem Erythropoietin/Erythropoietin-Rezeptor-System des embryonalen Herzens der Maus

Abstract

Einleitung: Die kausale Therapie herzkranker Patienten ist Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte. Eine Strategie ist die Reaktivierung embryonaler kardialer Entwicklungsprogramme, die durch molekulare Faktoren wie beispielsweise die Transkriptionsfaktoren Gata4 und Wt1 sowie das Erythropoietin (Epo)/Erythropoietin-Rezeptor (EpoR)-System dominiert und möglicherweise durch gleichzeitige Retinsäure-Behandlung verstärkt werden. Fragestellung: Das Herz aktiviert bei hypoxisch-ischämischer Schädigung unterschiedliche endogene Schutzmechanismen, die jedoch alleine nicht vor einem ungünstigen Remodeling bewahren. In dieser Arbeit soll die Interaktion von kardialen Transkriptionsfaktoren mit dem Epo/EpoR-System in Abhängigkeit von einer Retinsäure-Behandlung untersucht werden. Material und Methoden: Hierzu wurde das Modell einer ex vivo Organkultur des embryonalen Herzens der Maus zum Entwicklungszeitpunkt E12.5 verwendet. Mit Hilfe von Knockdown-Technik wurde der Einfluss der Transkriptionsfaktoren Gata4 und Wt1 sowie einer Retinsäure-Behandlung auf die EpoR-Expression untersucht. Ergebnisse: Zum Entwicklungszeitpunkt E12.5 konnte nach Retinsäure-Behandlung eine signifikante Zunahme der EpoR-mRNA-Expression gemessen werden. Eine durch Knockdown reduzierte Wt1-Expression führte zu keiner Veränderung in der EpoR-Expression. Ein Knockdown von Gata4 führte zu einer signifikant verminderten EpoR-Expression. Dieser Effekt war unabhängig von der Wirkung einer alleinigen Retinsäure-Behandlung. Eine Behandlung mit rekombinantem humanem Epo (rhEpo) führte zu keiner Änderung der Wt1- bzw. Gata4-Expression. Fazit: Die EpoR-Expression im embryonalen Herzen scheint nicht Wt1-abhängig reguliert zu sein. Sowohl Retinsäure als auch Gata4 regulieren die EpoR-Expression, jedoch unabhängig voneinander. Eine exogene rhEpo-Applikation hatte keinen Einfluss auf die Expression der Transkriptionsfaktoren Gata4 und Wt1. Insgesamt zeigte sich, dass der Transkriptionsfaktor Gata4 für die basale EpoR-Expression im embryonalen Herzmuskel essenziell ist, sich dieser Effekt jedoch nicht durch Retinsäure-Behandlung verstärken ließ.

Many research projects focus on causative therapeutic strategies for patients with heart disease. One of these strategies is the reactivation of developmental programs of the embryonic heart. On the molecular level, these programs are regulated by transcription factors like Gata4 and Wt1 as well as the erythropoietin (Epo)/erythropoietin receptor (EpoR) system. Their individual effects might even be enhanced by parallel application of retinoic acid. Research aim: The heart activates endogenous protective mechanisms after hypoxic-ischemic damage but on their own, those are unable to prevent unfavorable Remodeling. Therefore, the interplay between the Epo/EpoR system and the cardiac transcription factors Wt1 and Gata4 and their dependence on retinoic acid treatment was investigated. Materials and methods: An ex vivo organ culture model of the embryonic mouse heart at the gestational age of E12.5 was used. The influence of the transcription factors Gata4 and Wt1 and retinoic acid treatment on EpoR expression was studied by knockdown of the transcription factor proteins. Results: Retinoic acid treatment at E12.5 lead to a significant increase in EpoR mRNA expression. This was unaffected by knockdown of Wt1. A Gata4 knockdown, in contrast, significantly reduced EpoR expression. This effect was independent from the effect of retinoic acid treatment alone, which resulted in a significantly increased EpoR expression in cardiac organ cultures. Treatment with recombinant human Epo (rhEpo) did not change the expression of the transcription factors Gata4 and Wt1. Conclusions: EpoR expression in the embryonic heart does not seem to be regulated in a Wt1-dependent manner. Retinoic acid and Gata4 regulate EpoR expression independently from each other. Treatment with rhEpo did not modulate Gata4 nor Wt1 levels. In summary, the data show that normal expression levels of the transcription factor Gata4 are essential for embryonic cardiac EpoR expression, but this effect can not be further enhanced by retinoic acid treatment.