Herzinsuffizienz stellt mit einer Prävalenz von über 23 Millionen weltweit eines der größten Gesundheitsprobleme dar (Roger, 2013). Bei etwa einem Zehntel der Betroffenen wird eine inflammatorische DCM (DCMi) diagnostiziert (Felker et al., 2000) und stellt eine Hauptursache für Herzinsuffizienz und plötzlichen Herztod bei Kindern und jungen Erwachsenen dar (Kallwellis-Opara et al., 2007). Eine DCMi kann sich aus einer Myokarditis entwickeln und wird neben inflammatorischen Prozessen durch eine abnehmende Kardiokontraktilität, progressive Fibrose und Ventrikeldilatation charakterisiert (Kania et al., 2013). Die Behandlung erfolgt derzeit nur symptomatisch. Im fortgeschrittenen Stadium der DCM ist die Implantation eines Defibrillators indiziert. Durch den unaufhaltsamen Verlauf kann bis zur Herztransplantation die Implantation eines externen ventrikulären Unterstützungssystems erforderlich sein (Chen et al., 1999). Bei einer umfassenden Mikroarray- Analyse von Kardiomyopathiepatienten ergaben sich für die CCN- Mitglieder Cyr61, CTGF und WISP1 Hinweise auf erhöhte Expressionslevel (Wittchen et al., 2007). Im Rahmen dieser Arbeit wurde dieser Befund mittels Endomyokardbiopsien (EMB) von DCM- Patienten sowie murinen Modellen des Myokardinfarkts und der CVB3- Myokarditis evaluiert. Dabei zeigte sich besonders für das profibrotisch wirkende CTGF eine auffällige Induktion der Genexpression. Daher wurde der Fokus auf dieses Mitglied der CCN- Familie gelegt. Zusätzliche statistische Korrelationsanalysen stellten für viele, an Inflammation, Fibrose und Signaling beteiligte Gene einen Zusammenhang mit der CTGF- Expression dar. Um die Funktion, die CTGF bei den pathologischen Prozessen einer Kardiomyopathie einnimmt, zu untersuchen, sollte dessen Expression mittels vektorvermittelter RNA- Interferenz manipuliert werden. Dafür wurde ein murines, transduzierbares, kardiofibroblastisches Zellkulturmodell etabliert. Die Transdifferenzierung der murinen Fibroblasten zu Myofibroblasten als wesentlicher Faktor bei Fibrose wurde durch mechanische Aktivierung unterstützt. Dadurch wurden eine Vielzahl fibrose- und inflammationsassoziierter Gene induziert. Durch die Suppression von CTGF konnte dieser Induktion entgegengewirkt werden und eine deutlich verringerte Splenozytenmigration gezeigt werden. Für den Transfer der vektorvermittelten CTGF- Suppression in humane Kardiofibroblasten aus EMB war aufgrund der geringen Expression von CAR die Verwendung eines Transduktionsenhancers unabdingbar. Hier wurde durch die Verwendung von Polybrene ein effektiver und effizienter Transgentransfer etabliert. Trotz vergleichbarer Transduktionsraten stellten sich die CTGF- Depletion und die damit assoziierte veränderte Expression von profibrotischen und proinflammatorischen Genen eher heterogen dar. Die Gründe dafür können vielfältig sein. Neben der Form der DCM, können auch die medikamentöse Behandlung der Spenderpatienten und SNPs in der Erkennungssequenz der verwendeten shRNA wichtige Faktoren sein, die weiter untersucht werden sollten. Dennoch konnte ein effektives Vektortransduktionsprotokoll für humane Kardiofibroblasten etabliert werden. Durch die Inhibition der CTGF- Expression kann also sowohl Fibrose als auch Inflammation positiv beeinflusst werden. Damit kann mit diesem RNAi- basierten Ansatz ein vielversprechendes Potential bei der therapeutischen Anwendung aufgezeigt werden.
Heart failure is one of the major public health problems with a prevalence of more than 23 million worldwide (Roger, 2013). One tenth of the affected population (Felker et al., 2000) is diagnosed with inflammatory cardiomyopathy DCM (DCMi) which is a major cause of cardiac insufficiency and sudden cardiac death in children and adolescents. (Felker et al., 2000) DCMi may result from myocarditis and is characterized by an increasing reduction in cardiac contractility, progressive fibrosis and dilatation of the ventricles in addition to the inflammatory processes (Kania et al., 2013). Treatment usually occurs symptomatically. At advanced late-stage disease, implantation of a defibrillator is indicated and continuing progression often requires the implantation of external ventricular support systems until heart transplantation is performed (Chen et al., 1999). In a comprehensive microarray study of cardiomyopathy patients, evidences for increased expression level were found for the CCN gene family members Cyr61, CTGF and WISP1 (Wittchen et al., 2007). In the context of this dissertation, these findings were confirmed by endomyocardial biopsies of DCM patients as well as murine models of myocardial infarction and CVB3 myocarditis. A remarkable induction of gene expression was found especially for CTGF, which was described as profibrotic. Consequently, this work focuses on CTGF as a member of the CCN family. Additional statistical correlation analyzes showed an association of CTGF expression with several genes involved in inflammation, fibrosis, and signaling. To investigate the function of CTGF in pathologic processes of cardiomyopathy, its expression was manipulated using vector- mediated RNA interference. For this purpose, a murine, transduceable, cardiofibroblastic cell culture model was established. The transdifferentiation of murine fibroblasts to myofibroblasts as an essential factor in fibrosis was supported by mechanical activation. Thus, a variety of fibrosis- and inflammation-associated genes were induced. The RNAi-mediated suppression of CTGF was able to counteract this induction and, moreover significantly reduced the migration of splenocytes. For the transfer of the vector-mediated CTGF suppression into human cardiofibroblasts from endomyocardial biopsies, the use of a transduction enhancer was indispensable due to the low expression of CAR. An effective and efficient transgene transfer was established by the use of polybrene. Despite comparable transduction rates, CTGF depletion and the associated altered expression of profibrotic and proinflammatory genes were heterogeneous. The reasons for this could be manifold. In addition to the form of DCM, the drug treatment of the donor and SNPs in the recognition sequence of the used shRNA potentially display important factors which should be further investigated. Nevertheless, an effective vector transduction protocol for human cardiofibroblasts was established. By inhibition of the expression of CTGF both fibrosis and inflammation can be positively influenced. Hence this RNAi-based approach demonstrates a promising potential for therapeutic application.
