Clin Res Cardiol (2022). https://doi.org/10.1007/s00392-022-02002-5

High-Throughput screen zur transkriptionellen Aktivierung eines metabolischen Zielgens zur Behandlung der Herzinsuffizienz
F. Roll1, M. Heckmann1, D. Finke1, V. Fischer1, S. Hille2, N. Frey1, O. J. Müller2, L. H. Lehmann1
1Klinik für Innere Med. III, Kardiologie, Angiologie u. Pneumologie, Universitätsklinikum Heidelberg, Heidelberg; 2Klinik für Innere Medizin III, Schwerpunkt Kardiologie und Angiologie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Kiel;

Hintergrund:
Präklinische Modelle sowie klinische Daten zeigen, dass eine Herzinsuffizienz mit einer Akkumulation von L-2-Hydroxyglutarat (L2HG) einhergeht. L2HG entsteht im Zitratzyklus und wird von der L-2-Hydroxyglutaratdehydrogenase (L2HGDH) zu L-2-Oxoglutarat umgewandelt, was erneut in den Zyklus eingeschleust werden kann. Vorarbeiten zeigen, dass eine Steigerung des L2HG-Abbaus mittels Überexpression von L2HGDH, vor pathologischer Hypertrophie schützt. Ziel unserer Studie war es, spezifische pharmakologische Aktivatoren der L2HGDH Expression mittels High-Throughput screen in Kardiomyozyten zu identifizieren (‚re-purposing‘ von FDA-zugelassenen Medikamenten).

Methoden und Ergebnisse:
Es wurde ein Reportersystem unter Verwendung des Promotors der L2HGDH und eines Luciferase-Expressionssystems etabliert und mittels AAV-9 Kapsid verpackt (L2HGDH-LUC). Neonatale Rattenkardiomyozyten (NRVM) wurden mit 5x104 Vektorgenomen/Zelle infiziert und mit einer Compound-Bibliothek aus 1971 FDA-zugelassenen Medikamenten behandelt. Die L2HGDH-LUC-Aktivität in NRVMs wurde dann in vitro mittels automatisiertem Verfahren gemessen (N=3, n=6/compound; total n=13356, einschließlich Kontrollen). Es zeigte sich eine geringere Aktivität bei ‚klassischen‘ kardioprotektiven Medikamenten wie ACE-Hemmer (Ramipril, ratio: 0.75, FDR < 0.005; Enalapril, ratio: 0.83, FDR < 0.05) bzw. eine weitere Abschwächung bei kardiotoxischen Medikamenten (Daunorubicin, ratio: 0.26, FDR < 0.001). Eine gesteigerte L2HGDH-LUC-Aktivität fand sich bei Aldosteron-Rezeptorantagonisten, wie zum Beispiel Spironolacton (ratio 1.36, FDR < 0.01), selektiven Betablockern, wie zum Beispiel Metoprolol (ratio 1.52, FDR < 0.001) oder Bisoprolol (ratio 1.37, FDR < 0.005). In der compound-set enrichment analyse zeigte sich eine Anreichung bei den Wirkstoffklassen Histaminrezeptor-Antagonisten (enrichment score (NES) = 1.943, FDR < 0.01), gegen den Glukokortikoid-Rezeptor (NES = 3.309, FDR < 0.0001), sowie gegen die Dipeptidyl-Peptidase 4 (DPP4) (NES = 2.560, FDR < 0.0001).

Zusammenfassung:
Mittels automatisierten High-Throughputscreen in NRVMs konnten wir Betablocker, Mineralkortikoidrezeptoren, Glucocorticoide und DPP4-Hemmer als potentielle Aktivatoren der L2HGDH in Kardiomyozyten identifizieren. Sekundär-screens und In vivo -Validierung werden zeigen, ob die pharmakologische Aktivierung der L2HGDH therapeutisch nutzbar ist. Das automatisierte Screening-System kann zudem auf weitere compound-libraries und Ziel-Gene skaliert werden, um andere molekulare Ziele zur Behandlung einer metabolischen Dysregulation der Herzinsuffizienz zu testen.


https://dgk.org/kongress_programme/jt2022/aP1893.html