Der Einfluss von Palmitoleinsäure (C16:1n7) auf kardiales Remodeling vermittelt durch den nukleären Hormonrezeptor PPAR-delta

Abstract

Palmitoleinsäure (C16:1n7) ist eine einfach ungesättigte Fettsäure, die anti-inflammatorische Eigenschaften besitzt und physiologische kardiale Hypertrophie induzieren kann. Die molekularen Mechanismen hinter diesem Effekt sind jedoch wenig verstanden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit intrazellulären Signalwegen, die durch C16:1n7 induziert werden. Hierzu wurden adulte primäre murine Kardiomyozyten (PMK) mit C16:1n7 und/oder bovinem Serumalbumin als Kontrolle für 3 h stimuliert und mittels RNA-Sequenzierung (RNA-Seq) das Genexpressionsprofil untersucht. Die Bestätigung von ausgewählten RNA-Seq Zielgenen erfolgte mittels Stimulationsexperimenten in HL-1 Zellen und PMK. Mittels Consensus Pathway Data Base (CPDB) wurde eine overrepresentation-Analyse der RNA-Seq Ergebnisse durchgeführt. Anschließend wurde ein Mausmodell des Isoproterenol (ISO) induzierten Schadens genutzt, um die Effekte von C16:1n7 auf kardiales Remodeling zu untersuchen. Hierfür erhielten 129sv Mäuse C16:1n7 oder Wasser (H2O) oral (p. o.) für 22 Tage (d) -/+ ISO subkutan (s. c.) für 4 d. Eine transthorakale Echokardiographie wurde nach 1 und 13 d nach der Applikation durchgeführt sowie Strain und konventionelle Echokardiographieparameter ausgewertet. Die Herzschnitte wurden mit Pikro-Siriusrot gefärbt. Zudem wurden qRT-PCR Analysen des Herzgewebes durchgeführt. In der RNAseq-Analyse waren in den mit C16:1n7 stimulierten PMK 129 Gene differentiell exprimiert, unter anderem Angiopoetin-like factor 4 (Angptl4) und Pyruvat Dehydrogenase Kinase 4 (Pdk4), beides Zielgene des nukleären Hormonrezeptors PPARδ. In weiteren Stimulationsexperimenten wurde diese Hochregulation bestätigt. Die CPDB-Analyse zeigte, dass mehrere Fibrosesignalwege durch C16:1n7 beeinflusst werden, unter anderem der Wnt- und TGF-β-Signalweg. In der echokardiographischen Auswertung konnte ein protektiver Einfluss von C16:1n7 auf das Herz dokumentiert werden. Der globale longitudinale Strain (GLS), der eng mit dem Ausmaß der subendokardialen Fibrose assoziiert ist, wurde durch die Behandlung mit C16:1n7 verbessert sowie die endokardiale Fibrose in der Histologie reduziert. Obwohl die Regulation der PPARδ-Zielgene durch C16:1n7 in vivo nicht reproduziert werden konnten, wurde die Genexpression von Cluster of differentiation 68 (Cd68) durch C16:1n7 signifikant reduziert, was auf eine anti-inflammatorische Wirkung hindeuten könnte. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass C16:1n7 vor kardialer Fibrose schützen kann. Dies könnte durch eine anti-inflammatorische Wirkung der Fettsäure bedingt sein. Diese Studie liefert einen Hinweis darauf, dass diätetische Interventionen mit C16:1n7 einen schützenden Effekt vor der Entwicklung von kardialer Fibrose, z. B. bei Herzinsuffizienz, vermitteln könnte.

Palmitoleic acid (C16:1n7) is a monounsaturated fatty acid with anti-inflammatory properties. It was identified as a regulator of physiological cardiac hypertrophy. The underlying mechanism of this effect remains elusive. The aim of this study was to investigate the molecular pathways involved in C16:1n7-responses in adult primary murine cardiomyocytes (PMC) using a RNA sequencing (RNA-Seq) approach. In addition, a mouse model of isoproterenol (ISO)-induced cardiomyopathy was used to study the effects of C16:1n7 on cardiac remodeling in vivo. RNAseq revealed 129 genes differentially expressed in PMC stimulated with C16:1n7, including highly regulated Angiopoietin-like factor 4 (Angptl4) and Pyruvate Dehydrogenase Kinase 4 (Pdk4), both target genes of the nuclear hormone receptor PPARδ. qRT-PCR analysis of HL-1 cells and PMC treated with C16:1n7 confirmed this upregulation. The CPDB analysis revealed several fibrosis pathways (including Wnt and Tgf-β) that were regulated by C16:1n7. Echocardiographic analysis indicated a cardioprotective effect of C16:1n7 in ISO-treated mice. Global longitudinal Strain (GLS), which is closely associated with subendocardial fibrosis, was significantly improved under C16:1n7 treatment and histological analysis showed diminished subendocardial fibrosis. Although the regulation of the PPARδ target genes by C16:1n7 could not be replicated, gene expression of Cluster of differentiation 68 (Cd68) was significantly downregulated by C16:1n7, suggesting an anti-inflammatory action of C16:1n7. In conclusion it could be shown that C16:1n7 might influence cardiac remodeling, especially cardiac fibrosis. This might be mitigated by an anti-inflammatory effect of the fatty acid. This study indicates that a dietary intervention with C16:1n7 might be beneficial in heart conditions associated with cardiac fibrosis, e.g. heart failure.