Ein unerforschtes kinase in Herzmuskelzellen kann ein gutes Ziel sein zur Behandlung von Herzinsuffizienz, einer Erkrankung, die nur langsam verzögert, die durch vorhandene Therapien. Insuffizienten menschlichen Herzen zeigten reduzierte Mengen dieser kinase, und präklinische Experimente zeigten, dass die Wiederherstellung der Betrag dieser kinase in kinase-erschöpft-Modell in der Maus gerettet das Tier an Herzversagen, entsprechend einer Studie veröffentlicht in der journal Zirkulation und geführt durch Universität von Alabama an Birmingham-Forscher der Hinterbeine Lal, Ph. D.
Herzinsuffizienz, vor allem in den Monaten oder Jahren nach Herzinfarkt, ist eine weit verbreitete, teure und wachsende Ursache für Morbidität und Mortalität weltweit.
Die signaling kinase HIPK2. Während mehrere hundert protein-Kinasen identifiziert worden, die in Herzmuskelzellen aus insuffizienten menschlichen Herzen, Studie so weit vernachlässigt die Mehrheit der hoch exprimiert Herz-Kinasen, einschließlich HIPK2.
„Unsere Studie identifiziert HIPK2 als ein neuartiger regulator der Herzinsuffizienz-progression“, sagte Lal, ein außerordentlicher professor von Medizin in der UAB-Abteilung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Regler-Kinasen wie HIPK2 sind die Enzyme, die für die relais-ein-signal von der Oberfläche der Zelle—arbeiten durch eine Kaskade von Kinasen an den Zellkern, wo das signal verändert die expression von Genen im Chromosom.
Zu identifizieren HIPK2 als ein guter Kandidat für eine Studie, Lal und Kollegen nahm einen bioinformatischen Ansatz. Sie zuerst identifizierten Gene wurden differentiell exprimiert in insuffizienten mäuseherzen, und weiter verwendet drei verschiedene algorithmen, die das Postulat der Transkription Faktoren, die für diese Ausdrucks ändert. Schließlich, Sie verknüpft diese Transkriptionsfaktoren mit möglichen upstream-kinase-Regulatoren.
„Unter allen Kandidaten, die wir identifiziert einen potenziellen modulator der Herzinsuffizienz—HIPK2, eine kinase, deren Rolle in der Biologie bisher nie untersucht worden, bevor,“ Lal sagte. „Um zu bestimmen, die Rolle von HIPK2 in insuffizienten menschlichen Herzen, untersuchten wir die expression von HIPK2 in Herz Gewebe von Patienten im Endstadium einer ischämischen Kardiomyopathie. Die expression von HIPK2 war dramatisch zurückgegangen in den insuffizienten Herzen im Vergleich zu normalen menschlichen Herzen.“
Das bereitete die Bühne für vertieftes Studium.
Die wesentlichen Ergebnisse gefunden in Experimenten mit Maus-Modelle und Ratten-Herz-Muskel-Zellen—wurden, dass durch eine Löschung von HIPK2 von Herz-Muskel-Zellen, bekannt als kardiomyozyten führte zu einer fortschreitenden Schädigung des Herz-Funktion mit dem Alter. Jüngere Mäuse hatten eine normale Herzfunktion. Auf der molekularen Ebene, Forscher zeigten, dass die HIPK2-Mangel verursacht verstärkten programmierten Zelltod oder Apoptose der kardiomyozyten im Herz Muskel. Mechanistisch, die HIPK2-Mangel und der Apoptose-Signaltransduktion gehandelt über verminderte ERK1/2-kinase-Phosphorylierung.
Lal und Kollegen spekulieren, dass Herz-spezifische Wiederherstellung von HIPK2 in insuffizienten menschlichen Herzen kann ein Weg, um zu verlangsamen das Fortschreiten der Krankheit.
Details der Studie
Die Forscher erzeugten Mäuse mit HIPK2 knocked out in cardiomyocyte-Zellen. Bei 2 Monate alt, diejenigen, die Knock-out-Mäusen, die fehlte, Herz-Muskel-HIPK2 hatte das gleiche Niveau der Herzfunktion als Kontrollen. Jedoch nach 3 Monaten zeigten Sie signifikant verminderte Herz-Funktion—niedriger Ejektionsfraktion und fractional shortening—und hatte auch signifikante Erhöhung der Herzinsuffizienz-Marker NPPA und NPPB.
Die knockout-Mäuse zeigten keine Veränderungen in der Fibrose oder Kalzium-handling-Vergleich mit den Kontrollen. 8 Monate alt, die Herzinsuffizienz, die in knockout-Mäusen noch viel schlimmer war und das Herz zeigte, Umbau und Erweiterung.
Die Forscher untersuchten heterozygoten Mäusen, denen ein HIPK2-gen gelöscht wurde, in den kardiomyozyten und eine wurde intakt gelassen. Diese haploinsufficient Mäuse war vergleichbar Herz Funktion wie die Bedienelemente auf 3 Monate, sondern 6 Monate, Ihr Herz-Funktion wurde deutlich reduziert, und die Mäuse zeigten eine linksventrikuläre Dilatation und Ausdünnung des Herzmuskels Wand.
„So, diese Ergebnisse deuteten auf eine direkte Dosis-abhängige Beziehung zwischen der Höhe der cardiomyocyte HIPK2-expression und kardiale Funktion,“ Lal sagte.
Forscher fanden heraus, dass die Phosphorylierung der Kinasen ERK1/2 war signifikant verringert in der heterozygoten Maus-Herz, was darauf hindeutet, dass HIPK2 gehandelt durch ERK-Signaltransduktion.
In Experimenten mit neonatalen Ratte ventrikuläre kardiomyozyten, fanden Sie, dass der knockdown von HIPK2 deutlich zurückgegangen, sowohl in ERK1-und ERK2-Phosphorylierung; im Gegensatz dazu die überexpression von HIPK2 führte zu einer signifikanten Erhöhung der ERK1/2-Phosphorylierung. Außerdem, diese überexpression hing von HIPK2 Bewahrung einer intakten kinase-Domäne.
Es ist bekannt, dass ERK signaling schützt das Herz vor stress-induzierter Apoptose, die ein wichtiger Treiber des kardialen remodeling und der Herzinsuffizienz. HIPK2 ist auch bekannt, ein wichtiger regulator der Apoptose als gut. Also, Lal und Kollegen sahen für Apoptose in der HIPK2-knockout-Mäuse. Sie fanden eine signifikante Erhöhung des pro-apoptotischen Moleküls BAX im Herzmuskel und in der Histologie zeigte sich eine deutliche Erhöhung der TUNEL-positiven Kerne in Herz-Muskel-Gewebe, die ein Zeichen von Zellen Durchlaufen Apoptose.