Αναζήτηση καρδιοπροστατευτικών μηχανισμών σε ζωικό πρότυπο καρδιακής ανεπάρκειας
Creators: name: Γεγιτσίδου, Θεοδώρα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Καρδιακή ανεπάρκεια
Δεσμίνη
Καρδιοπροστασία
Heart Failure
Desmin
Cardioprotection

description: Τα καρδιαγγειακά νοσήματα είναι μια κατηγορία ασθενειών, η οποία αφορά τη καρδιά και τα αιμοφόρα αγγεία και αποτελούν μία από τις συχνότερες αιτίες νοσηρότητας και θνησιμότητας παγκοσμίως. Η αδυναμία των θεραπευτικών προσεγγίσεων κατευθύνει το ερευνητικό ενδιαφέρον στη διαλεύκανση των μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται στην ανάπτυξη καρδιαγγειακών παθήσεων και στην ανάδειξη νέων θεραπευτικών στόχων. Η παρούσα διπλωματική εργασία, βασιζόμενη σε προηγούμενες ερευνητικές μελέτες, επικεντρώνεται στη καρδιακή ανεπάρκεια που αποτελεί μία από τις συχνότερες μορφές καρδιακής δυσλειτουργίας και συνιστά ένα πολυπαραγοντικό και προοδευτικό φαινόμενο. Προηγούμενα ερευνητικά αποτελέσματα υποστηρίζουν ότι ο PPARβ/δ, ένας πυρηνικός υποδοχέας που ενεργοποιείται από τους πολλαπλασιαστές των υπεροξειδιοσωμάτων, είναι κύριος μεταγραφικός ρυθμιστής του ενεργειακού μεταβολισμού, της λιπιδικής ομοιόστασης και της μιτοχονδριακής βιογένεσης στο μυοκάρδιο, ενώ έχει αποδειχθεί ότι έχει αντιφλεγμονώδεις, αντιοξειδωτικές και αντιαποπτωτικές ιδιότητες. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η περαιτέρω διερεύνηση του ρόλου του πυρηνικού υποδοχέα PPARβ/δ στον ενεργειακό μεταβολισμό και την μιτοχονδριακή ομοιόσταση σε ένα γενετικό πρότυπο καρδιακής ανεπάρκειας. Ως γενετικό πρότυπο καρδιακής ανεπάρκειας χρησιμοποιήθηκε ο ποντικός με έλλειψη δεσμίνης (des-/-), ο οποίος χαρακτηρίζεται από ένα πλήρως αποδιοργανωμένο μιτοχονδριακό δίκτυο, οξεία φλεγμονώδη απόκριση, καρδιακή υπερτροφία και διάταση και μειωμένη κοιλιακή συσταλτικότητα. Για την διερεύνηση της επίδρασης του PPARβ/δ στους des-/- ποντικούς πραγματοποιήθηκε in vivo ενεργοποίησή του μέσω του ειδικού αγωνιστή GW0742. Συγκεκριμένα, προσδιορίστηκε η επίδραση της ενεργοποίησης του PPARβ/δ σε μορφολογικά χαρακτηριστικά του μυοκαρδίου αλλά και σε μοριακούς δείκτες που σχετίζονται με την μιτοχονδριακή λειτουργικότητα και τον ενεργειακό μεταβολισμό. Η ενεργοποίηση του PPARβ/δ από τον GW0742 είχε την τάση να μειώσει τον δείκτη της υπερτροφίας ενώ μείωσε τον βαθμό φλεγμονής στο des-/- μυοκάρδιο. Παρατηρήθηκε μια τάση αύξησης των επιπέδων έκφρασης του μεταγραφικού ρυθμιστή PGC-1, που παίζει σημαντικό ρόλο στην ενίσχυση της μιτοχονδριακής βιογένεσης. Οι πρωτεΐνες Pink1 και PARKIN, έδειξαν μια τάση μείωσης υποδηλώνοντας πιθανόν την ομαλοποίηση της μιτοφαγίας στο des-/- μυοκάρδιο. Όσον αφορά τη μιτοχονδριακή δυναμική μελετήθηκαν τα πρωτεϊνικά επίπεδα της MFN-2, τα οποία παρατηρήθηκε να αυξάνονται μετα την ενεργοποίηση του PPARβ/δ στο des-/- μυοκάρδιο. Επίσης, μελετώντας τη σχετική γονιδιακή έκφραση του μεταφορέα γλυκόζης GLUT4 και τα επίπεδα φωσφορυλίωσης της AMPK, που σχετίζονται με την ομοιόσταση της γλυκόζης και των λιπαρών οξέων στα καρδιομυοκύτταρα, παρατηρήθηκε μια τάση αύξησης και μείωσης αντίστοιχα ενώ, τέλος, τα επίπεδα του μεταφορέα των νουκλεοτιδίων αδενίνης (ANT), μιας πρωτεΐνης της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης που εμπλέκεται στην ενεργειακή ομοιόσταση και τον κυτταρικό θάνατο είχαν τάση αύξησης με την ενεργοποίηση του PPARβ/δ. Τα εν λόγω αποτελέσματα εντάχθηκαν σε ένα ευρύτερο πλαίσιο και συγκρίθηκαν με τη διαθέσιμη βιβλιογραφία και με τη προηγούμενη ερευνητική δουλειά του εργαστηρίου μας. Πολλά από τα παραπάνω αποτελούν ενδείξεις για την καρδιοπροστατευτική δράση της ενεργοποίησης του πυρηνικού υποδοχέα PPARβ/δ. Ωστόσο, είναι αδύνατον να εξαχθεί κάποιο συμπέρασμα και κρίνεται επιτακτική η ανάγκη για περαιτέρω διερεύνηση της δράσης του PPARβ/δ στη διαχείριση της καρδιακής ανεπάρκειας, προκειμένου να αποτελέσει μια αποτελεσματική θεραπευτική προσέγγιση.
description: Cardiovascular diseases are a type of diseases that affects the heart and blood vessels and are one of the major causes of morbidity and mortality worldwide. This weakness of therapeutic approaches directs the interest of research in elucidating the molecular mechanisms involved in the development of cardiovascular disease and in the identification of the new therapeutic targets. The present master thesis., based on previous research studies, focuses on heart failure which is one of the most common types of cardiac dysfunction and is a multifactorial and progressive phenomenon. Previous research has supported PPARβ/δ, a nuclear receptor activated by peroxidosome proliferators, as a major transcriptional regulator of energy metabolism, lipid homeostasis, and mitochondrial biogenesis in the myocardium and it is established that have antioxidant, antiapoptotic and anti-inflammatory properties. The aim of the present study is to further investigate the role of the PPARβ/δ nuclear receptor in energy metabolism and mitochondrial homeostasis in a genetic model of heart failure. The genetic model of heart failure is the mouse lacking desmin (des-/-), which is characterized by a completely disorganized mitochondrial network, a strong inflammatory response, cardiac hypertrophy and reduced ventricular contractility. To investigate the effect of PPARβ / δ on desmin-deficient mice, its in vivo activation was performed through administration of the highly selective ligand GW0742. Specifically, the effect of PPARβ/δ activation on morphological characteristics of the myocardium but also on molecular markers related to mitochondrial functionality and energy metabolism was determined. Activation of PPARβ/δ by GW0742 tended to reduce the marker of hypertrophy while reducing the degree of inflammation in des-/- myocardium. A trend towards increased expression levels of the transcriptional regulator PGC-1, which plays an important role in enhancing mitochondrial biogenesis, was observed. Pink1 and PARKIN proteins showed a decreasing trend possibly indicating the normalization of mitophagy in des-/- myocardium. Regarding mitochondrial dynamics, MFN-2 protein levels were studied, which were observed to increase after PPARβ/δ activation in des-/- myocardium. Also, studying the relative gene expression of the GLUT4 glucose transporter and the levels of AMPK phosphorylation, related to the homeostasis of glucose and fatty acids in cardiomyocytes, a trend of increase and decrease respectively was observed while, finally, the levels of the adenine nucleotide transporter (ANT), an inner mitochondrial membrane protein involved in energy homeostasis and cell death tended to increase with PPARβ/δ activation. These results were included in a wider context and compared with the available literature and with the previous research work of our laboratory. Many of the above are indications for the cardioprotective effect of the activation of the nuclear receptor PPARβ/δ. However, it is impossible to draw any conclusion and the need for further investigation of the action of PPARβ/δ in the management of heart failure is imperative, in order to be an effective therapeutic approach.