Effekt der Endostatin-Überexpression auf Angiotensin II-induzierte kardiale Hypertrophie bei Ratten
Kardiovaskuläre Erkrankungen bleiben weltweit eine führende Todesursache, wobei die kardiale Remodellierung ein kritischer pathophysiologischer Prozess in ihrer Progression ist. Zu den zentralen Veränderungen während der kardialen Remodellierung zählen myokardiale Fibrose und Hypertrophie. Die kardiale Hypertrophie, charakterisiert durch erhöhtes Herzgewicht, vergrößerte Zellgröße und gesteigerte Expression von Genen wie dem atrialen natriuretischen Peptid (ANP) und dem brain natriuretic peptide (BNP), stellt eine adaptive Reaktion auf pathologische Stimuli wie Myokardinfarkt, Hypertonie und Aktivierung des Renin-Angiotensin-Systems dar. Endostatin, ein 20.000-Dalton-C-terminales Fragment aus Kollagen XVIII, ist für seine potenten antiangiogenen Eigenschaften und Beteiligung an physiologischen sowie pathologischen Prozessen wie Sepsis, akutem Nierenversagen und Fibrose bekannt. Seine Rolle bei kardialer Hypertrophie bleibt jedoch unklar. Diese Studie untersucht, ob Endostatin-Überexpression kardiale Hypertrophie durch Hemmung des cyclischen Adenosinmonophosphat-Proteinkinase A (cAMP-PKA)-Signalwegs abschwächen kann.
Die Studie wurde sowohl in vivo an Ratten als auch in vitro an primären neonatalen Rattenkardiomyozyten durchgeführt, die mit Angiotensin II (Ang II) zur Modellierung kardialer Hypertrophie behandelt wurden. 24 männliche Sprague-Dawley-Ratten wurden randomisiert in vier Gruppen eingeteilt: Adenovirus(Ad)-grün fluoreszierendes Protein (GFP), Ang II, Ad-Endostatin und Ang II + Ad-Endostatin, mit je sechs Ratten pro Gruppe. Nach vier Wochen wurden alle Ratten transthorakal echokardiographiert, gewogen und anschließend euthanasiert. Die kardiale Funktion wurde mittels Echokardiographie evaluiert, die Kardiomyozytengröße durch Hämatoxylin-Eosin(HE)-Färbung bestimmt, und die ANP- sowie BNP-Level mittels quantitativer Reverse-Transkriptions-Polymerasekettenreaktion (qRT-PCR) oder Western Blot gemessen. PKA-Level wurden per Western Blot analysiert, cAMP-Konzentrationen mittels Enzymimmunoassay (ELISA) bestimmt.
Die Ergebnisse zeigten, dass Endostatin-Überexpression die Ang II-induzierten Steigerungen der linksventrikulären (LV-)Masse, des LV-Masse/Körpergewicht(KG)-Verhältnisses, der interventrikulären Septumdicke (IVS) in Diastole und Systole, der linksventrikulären posterioren Wanddicke (LVPW) in Diastole/Systole, des Herzgewichts (HW), HW/KG- und HW/Tibialänge-Verhältnisses signifikant reduzierte. Zudem verringerte Endostatin-Überexpression die Ang II-induzierte Zunahme des Kardiomyozytenquerschnitts sowie der ANP- und BNP-Level sowohl in Rattenherzen als auch in primären Kardiomyozyten. Ferner hemmte Endostatin-Überexpression den Ang II-bedingten Anstieg von cAMP und PKA in Kardiomyozyten. Die Gabe von cAMP kehrte die endostatinvermittelte Reduktion von ANP und BNP in Ang II-stimulierten Zellen um.
In den In-vivo-Experimenten demonstrierte die Echokardiographie, dass Ang II-Gabe LV-Masse, LV/KG, IVS und LVPW in Diastole/Systole erhöhte, Effekte, die durch Endostatin-Überexpression abgeschwächt wurden. HE-Färbungen zeigten eine Ang II-induzierte Kardiomyozytenvergrößerung, die unter Endostatin-Überexpression reduziert war. ANP- und BNP-Expression im Myokard waren nach Ang II-Gabe erhöht, jedoch unter Endostatin signifikant supprimiert.
Masson-Färbungen offenbarten eine ausgeprägte Ang II-induzierte kardiale Fibrose, die durch Endostatin-Überexpression gemildert wurde. In primären Kardiomyozyten steigerte Ang II die Zellgröße sowie ANP- und BNP-mRNA- und Proteinlevel, Effekte, die durch Endostatin gehemmt wurden.
Mechanistische Untersuchungen fokussierten auf den cAMP-PKA-Signalweg: Ang II erhöhte cAMP und PKA in Kardiomyozyten, während Endostatin diese Anstiege unterdrückte. Die cAMP-Gabe revertierte die endostatinbedingte Suppression von ANP/BNP, was auf eine zentrale Rolle des cAMP-PKA-Signalwegs hinweist.
Diese Befunde legen nahe, dass Endostatin-Überexpression kardiale Hypertrophie durch Inhibition des cAMP-PKA-Signalwegs abschwächt. Die Studie liefert wertvolle Einblicke in potenzielle therapeutische Anwendungen von Endostatin zur Behandlung kardialer Hypertrophie und Fibrose, wodurch neue Perspektiven für das Management kardiovaskulärer Erkrankungen eröffnet werden.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000513