Durch biomechanische oder hormonelle Stimulation induzierte kardiale Hypertrophie in vitro (mechanische Dehnung (Stretch) und Phenylephrin (PE)-Behandlung von neonatalen Rattenkardiomyozyten) und in vivo (transverse Aortenkonstriktion (TAC), Calcineurin-Überexpression und PE-Injektion in Mäusen) ist mit der Hochregulation des Proteins „LIM- and cystein-rich domain 1“ (LMCD1) verbunden. In vitro konnten wir außerdem bereits zeigen, dass die Überexpression von LMCD1 selbst zur Aktivierung hypertropher Signalwege führt, während die Runterregulation von LMCD1 die Stretch- und PE-induzierte Aktivierung dieser Signale unterbindet.
Zur Analyse der Funktion von LMCD1 in vivo und insbesondere der Rolle dieses Sarkomer-assoziierten Proteins bei der Entwicklung kardialer Hypertrophie und Herzinsuffizienz haben wir eine Mauslinie mit herzspezifischem Knockout von LMCD1 (αMHC-LMCD1-KO) generiert und diese unter Basisbedingungen sowie nach Sham-/TAC-Operation analysiert.
Die Runterregulation von LMCD1 in den αMHC-LMCD1-KO Mäusen verglichen mit entsprechenden Kontrolltieren betrug dabei unter Basisbedingungen sowie nach Sham-/TAC-Operation über 80% auf mRNA- und Proteinebene. Ohne hypertrophe Stimulation zeigten die αMHC-LMCD1-KO Tiere allgemein keine Veränderungen des Phänotyps und insbesondere keine Beeinträchtigung der Herzfunktion.
Nach TAC zeigten die αMHC-LMCD1-KO Mäuse im Vergleich zu entsprechenden Kontrolltieren tendenziell eine geringere Vergrößerung des Herzens (Verhältnis Herzgewicht zu Körpergewicht) und weniger starke Einschränkung der Auswurf- und Verkürzungsfraktion.
Auf molekularer Ebene zeigten sich deutliche Effekte der Runterregulation von LMCD1 auf die Aktivierung TAC-induzierter hypertropher Signalwege. Die Reaktivierung der fetalen Gene NppA, NppB und Rcan1.4 ist ein charakteristisches Merkmal pathologischer kardialer Hypertrophie. Die Hochregulation dieses „hypertrophen Genprogramms“ war in den TAC-operierten αMHC-LMCD1-KO Mäusen verglichen mit entsprechenden Kontrolltieren signifikant geringer. Darüber hinaus war auch die Expression der Hypertrophie-Marker Mhy7 und Acta1 bei den αMHC-LMCD1-KO Mäusen verglichen mit den Kontrolltieren signifikant, bzw. tendenziell geringer. Neben diesen anti-hypertrophen Effekten zeigten sich positive Auswirkungen der Runterregulation von LMCD1 in Bezug auf die Expression Fibrose-assoziierter Gene. So war die TAC-induzierte Hochregulation von Col3a1 und Col1a1 bei den αMHC-LMCD1-KO Mäusen verglichen mit entsprechenden Kontrolltieren ebenfalls signifikant, bzw. tendenziell geringer.
Die relative Änderung der Expression zu αMHC-LMCD1-ctr+Sham (n=13) von αMHC-LMCD1-ctr+TAC (n=14) vs. αMHC-LMCD1-KO+TAC (n=12) betrug für NppA 11,01±1,56 vs. 6,34±1,52, für NppB 3,54±0,61 vs. 1,87±0,28 und für Rcan1.4 5,88±1,02 vs. 3,08±0,60 mit jeweils p<0.01; für Myh7 33,17±7,23 vs. 17,58±6,47 mit p<0.05 und für Acta1 2,44±0,56 vs. 1,73±0,46 mit p=0,18; für Col3a1 6,11±1,17 vs. 3,41±0,67 mit p<0.01 und für Col1a1 5,36±0,82 vs. 3,94±0,86 mit p=0,09.
Diese Ergebnisse bestätigen die in vitro gewonnenen Daten zum protektiven Effekt der herzspezifischen Runterregulation von LMCD1 bei pathologischer kardialer Hypertrophie in vivo.
Um die Funktion von LMCD1 im Zusammenhang mit Herzhypertrophie und -insuffizienz weiter zu analysieren, führen wir Versuche mit hormoneller hypertropher Stimulation und „therapieorientierte“ Experimente mit induzierter LMCD1-Runterregulation nach TAC sowie Analysen zu Apoptose-Signalwegen durch.