Διερεύνηση της ενεργοποίησης του πυρηνικού υποδοχέα PPRAβ/δ στον ενεργειακό μεταβολισμό και τη μιτοχονδριακή ομοιόσταση σε ζωικά πρότυπα καρδιομυοπαθειών
Creators: name: Παλιούρα, Δήμητρα Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Πυρηνικός υποδοχέας PPARβ/δ
Μιτοχόνδρια
Καρδιομυοπάθειες
Nuclear receptor PPARβ/δ
Mitochondria
Cardiomyopathies

description: Τα καρδιαγγειακά νοσήματα αποτελούν αντικείμενο εντατικής έρευνας, καθώς είναι η αιτία για πολύ υψηλά ποσοστά νοσηρότητας και θνησιμότητας σε παγκόσμιο επίπεδο. Η αδυναμία των θεραπευτικών προσεγγίσεων που εφαρμόζονται μέχρι σήμερα να μειώσουν τα ποσοστά αυτά δημιουργούν την ανάγκη για διαλεύκανση των μοριακών μηχανισμών κάθε νόσου και την ανάδειξη νέων θεραπευτικών στόχων. Η παρούσα διπλωματική εργασία βασισμένη σε προηγούμενα ερευνητικά αποτελέσματα, επικεντρώνεται σε δύο πολύ συχνές μορφές καρδιακής δυσλειτουργίας, στην καρδιακή ανεπάρκεια και τη διαβητική καρδιομυοπάθεια. Ο PPARβ/δ είναι κύριος μεταγραφικός ρυθμιστής του ενεργειακού μεταβολισμού και της μιτοχονδριακής βιογένεσης στο μυοκάρδιο και έχει αποδειχθεί ότι διαθέτει αντιοξειδωτικές, αντιαποπτωτικές και αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση του ρόλου του πυρηνικού υποδοχέα PPARβ/δ στη μιτοχονδριακή ομοιόσταση και τον ενεργειακό μεταβολισμό σε ένα γενετικό μοντέλο καρδιακής ανεπάρκειας και στη διαβητική καρδιομυοπάθεια. Η καρδιακή ανεπάρκεια είναι μια πολυπαραγοντική νόσος που μπορεί να είναι αποτέλεσμα πολλών παθήσεων που αποδυναμώνουν το μυοκάρδιο, όπως η στεφανιαία νόσος, η παχυσαρκία, και διάφορες γενετικές παθήσεις. Ο ποντικός με έλλειψη δεσμίνης (des-/-) χρησιμοποιήθηκε ως γενετικό μοντέλο καρδιακής ανεπάρκειας και χαρακτηρίζεται από μια αρχική φλεγμονώδη απόκριση, καρδιακή υπερτροφία, διάταση των κοιλιακών τοιχωμάτων, μειωμένη κοιλιακή συσταλτικότητα και ένα πλήρες αποδιοργανωμένο μιτοχονδριακό δίκτυο, που αποτελεί το κύριο χαρακτηριστικό στο μυοκάρδιο. Για τη μελέτη του PPARβ/δ έγινε in vivo ενεργοποίησή του με τον ειδικό αγωνιστή GW0742. Η ενεργοποίηση του PPARβ/δ στους des/- ποντικούς βελτίωσε την καρδιακή λειτουργία, μείωσε σημαντικά το βαθμό αποτιτάνωσης, προώθησε τη μιτοχονδριακή βιογένεση, ενώ μείωσε τα επίπεδα της πρωτεΐνης Drp1, που είναι υπεύθυνη για τη σχάση των μιτοχονδρίων. Τα επίπεδα των πρωτεϊνών PINK1 και Parkin δείχνουν μια τάση μείωσης μετά τη χορήγηση του αγωγής, υποδηλώνοντας πιθανώς την ομαλοποίηση της μιτοφαγίας στο des-/- μυοκάρδιο. Η διαβητική καρδιομυοπάθεια ορίζεται ως ο συνδυασμός συστολικής και διαστολικής δυσλειτουργίας, παθολογικής υπερτροφίας αριστερής κοιλίας και ίνωσης σε διαβητικούς ασθενείς απουσία άλλων παραγόντων κινδύνου. Η επαγωγή πειραματικού διαβήτη χρόνιας φάσης έγινε με τη χορήγηση στρεπτοζοτοκίνης σε αρσενικούς επίμυες, οι οποίοι έπειτα δέχθηκαν αγωγή με τον ειδικό αγωνιστή GW0742. Η ενεργοποίηση του PPARβ/δ είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση των αυξημένων από το διαβήτη επιπέδων γονιδιακής έκφρασης του μεταφορέα λιπαρών οξέων CD36 στο μυοκάρδιο, ενώ στατιστικά σημαντικές διαφορές δεν εντοπίστηκαν στα επίπεδα γονιδιακής έκφρασης των άλλων δεικτών του μεταβολισμού που μελετήθηκαν. Επίσης, η ενεργοποίηση του PPARβ/δ παρουσιάζει μια τάση να μειώσει τον αυξημένο αριθμό των μιτοχονδρίων και των πρωτεϊνικών επιπέδων της Mfn2, η οποία συμμετέχει στη μιτοχονδριακή σύντηξη. Τα εν λόγω αποτελέσματα εντάχθηκαν σε ένα ευρύτερο πλαίσιο και ερμηνεύτηκαν σε συνδυασμό με δεδομένα από προηγούμενες ερευνητικές εργασίες του εργαστηρίου μας. Συμπερασματικά, η ενεργοποίηση του πυρηνικού υποδοχέα PPARβ/δ βελτιώνει την καρδιακή λειτουργία και στα δύο ζωικά μοντέλα καρδιομυοπάθειας, πιθανώς μέσω ρύθμισης της μιτοχονδριακής βιογένεσης και δυναμικής στους des-/- ποντικούς και μέσω του ενεργειακού μεταβολισμού στη διαβητική καρδιομυοπάθεια. Ωστόσο, θεωρείται απαραίτητη η περαιτέρω διερεύνηση των υποκείμενων μοριακών μηχανισμών για την εξαγωγή συμπερασμάτων
description: Cardiovascular diseases have been the subject of intensive research over the past few decades, as they are a major cause of high morbidity and mortality around the world. The inability of currently implemented therapeutic approaches to solve this problem, make the elucidation of underlying molecular mechanisms and the identification of new therapeutic targets an imperative need. Unpublished data of our lab has been the basis of the present master thesis. The present thesis focuses on two very common types of cardiac dysfunction, heart failure and diabetic cardiomyopathy. PPARβ/δ is a major transcriptional regulator of energy metabolism and mitochondrial biogenesis in the myocardium and its antioxidant, antiapoptotic and anti-inflammatory properties have already been established. The purpose of the present study was to investigate the role of the nuclear receptor PPARβ/δ in mitochondrial homeostasis and energy metabolism in a genetic model of heart failure and in diabetic cardiomyopathy. Heart failure is a multifactorial disease, which occurs as a result of many other pathological conditions that weaken the cardiac muscle, such as coronary artery disease, obesity and multiple genetic disorders. Mice lacking desmin (des-/-) were used in the present study as a genetic model of heart failure and are characterized by an initial inflammatory response, cardiac hypertrophy, ventricular wall dilatation, impaired ventricular contractility and at a subcellular level, by a completely disorganized mitochondrial network. Activation of PPARβ/δ was achieved after in vivo administration of GW0742, a PPARβ/δ highly selective ligand. PPARβ/δ activation in des-/- mice ameliorated cardiac function, significantly reduced the levels of calcification and promoted mitochondrial biogenesis, while reducing the protein levels of Drp1, a GTPase responsible for mitochondrial fission. Protein levels of PINK1 and Parkin showed a reduction trend after GW0742 treatment, suggesting a possible normalization of mitophagy in the des-/- myocardium. Diabetic cardiomyopathy can be defined as the combination of systolic and diastolic dysfunction, left ventricular hypertrophy and fibrosis in diabetic patients, in the absence of other risk factors, such as elevated blood pressure or coronary artery disease. Chronic phase diabetes was induced after a single streptozotocin administration in male rats, which were subsequently treated with the selective ligand GW0742. PPARβ/δ activation reduced the diabetes increased fatty acid transporter, CD36 gene expression in the diabetic myocardium, while statistically significant changes were not detected in the expression levels of the other metabolic regulators studied. Moreover, PPARβ/δ activation tended to normalise the increased mitochondrial copy number and protein levels of Mfn2, a critical protein mediating mitochondrial fusion. The results of the present study can only be interpreted in the context of previous research studies in our laboratory. Conclusively, our study demonstrates that PPARβ/δ activation attenuates cardiac dysfunction in both animal models of cardiomyopathy, probably through regulating mitochondrial biogenesis and dynamics in des-/- mice and through energy metabolism normalization in diabetic cardiomyopathy. However, it is imperative that further investigation is conducted in order to draw comprehensive conclusions concerning the molecular mechanisms underlying PPARβ/δ activation