@phdthesis{Classen2021,
  author    = {Claßen, Alexandra},
  title     = {The ERK-cascade in the pathophysiology of cardiac hypertrophy},
  doi       = {10.25972/OPUS-22966},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-229664},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {ERK1/2 are known key players in the pathophysiology of heart failure, but the members of the ERK cascade, in particular Raf1, can also protect the heart from cell death and ischemic injury. An additional autophosphorylation (ERK1 at Thr208, ERK2 at Thr188) empowers ERK1/2 translocation to the nucleus and phosphorylation of nuclear targets which take part in the development of cardiac hypertrophy. Thereby, targeting this additional phosphorylation is a promising pharmacological approach. In this thesis, an in silico model of ERK cascade in the cardiomyocyte is introduced. The model is a semi-quantitive model and its behavior was tested with different softwares (SQUAD and CellNetAnalyzer). Different phosphorylation states of ERK1/2 as well as different stimuli can be reproduced. The different types of stimuli include hypertrophic as well as non-hypertrophic stimuli. With the introduced in-silico model time courses and synergistic as well as antagonistic receptor stimuli combinations can be predicted. The simulated time courses were experimentally validated. SQUAD was mainly used to make predictions about time courses and thresholds, whereas CNA was used to analyze steady states and feedback loops. Furthermore, new targets of ERK1/2 which partially contribute, also in the formation of cardiac hypertrophy, were identified and the most promising of them were illuminated. Important further targets are Caspase 8, GAB2, Mxi-2, SMAD2, FHL2 and SPIN90. Cardiomyocyte gene expression data sets were analyzed to verify involved components and to find further significantly altered genes after induced hypertrophy with TAC (transverse aortic constriction). Changes in the ultrastructure of the cardiomyocyte are the final result of induced hypertrophy.},
  subject      = {Herzhypertrophie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Vidal2013,
  author    = {Vidal, Marie},
  title     = {b-adrenergic receptors and Erk1/2-mediated cardiac hypertrophy},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83671},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Chronische Aktivierung von b-Adrenorezeptoren (b-ARs) durch Katecholamine ist ein Stimulus f{\"u}r kardiale Hypertrophie und Herzinsuffizienz. Ebenso f{\"u}hrt die Expression von b1-ARs oder Gas-Proteinen in genetisch modifizierten M{\"a}usen zu Hypertrophie und Herzinsuffizienz. Allerdings f{\"u}hrt die direkte Aktivierung dem Gas nachgeschalteten Komponenten des b-adrenergen Signalwegs wie z.B. die Aktivierung der Adenylylcyclase (AC) oder der Proteinkinase A (PKA) nicht im signifikanten Ausmaß zur Herzhypertrophie. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass zus{\"a}tzlich zu dem klassischen Signalweg, auch weitere durch Gas-Proteine aktivierte Komponenten in die b-adrenerg vermittelte Hypertrophieentwicklung involviert sind. Interessanterweise wurde vor kurzem ein hypertropher Signalweg beschrieben, der eine direkte Involvierung von Gbg-Untereinheiten bei der Induktion von Herzhypertrophie durch die extrazellul{\"a}r-regulierten Kinasen 1 und 2 (ERK1/2) zeigt: Nach Aktivierung Gaq-gekoppelter Rezeptoren binden Gbg-Untereinheiten an die aktivierte Raf/Mek/Erk Kaskade. Die Bindung der freigesetzten Gbg-Untereinheiten an Erk1/2 f{\"u}hrt zu einer Autophosphorylierung von Erk1/2 an Threonin 188 (bzw. Thr208 in Erk1; im folgenden ErkThr188-Phosphorylierung genannt), welche f{\"u}r die Vermittlung kardialer Hypertrophie verantwortlich ist. In dieser Arbeit konnte nun gezeigt werden, dass auch die Aktivierung von b-ARs in M{\"a}usen sowie von isolierten Kardiomyozyten zur Induktion von ErkThr188-Phosphorylierung f{\"u}hrt. Dar{\"u}berhinaus f{\"u}hrte die {\"U}berexpression von Erk2 Mutanten (Erk2T188S und Erk2T188A), die nicht an Threonin 188 phosphoryliert werden k{\"o}nnen, zu einer deutlich reduzierten Hypertrophieantwort von Kardiomyozyten auf Isoproterenol. Auch die kardiale Expression der Erk2T188S Mutante im M{\"a}usen verminderte die Hypertrophieantwort auf eine 2-w{\"o}chige Isoproterenol-Behandlung deutlich: Die linksventrikul{\"a}re Wanddicke, aber auch interstitielle Fibrose und Herzinsuffizienzmarker wie z.B. BNP waren signifikant reduziert. Weiterhin konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass tats{\"a}chlich ein Zusammenspiel von Ga und Gbg-vermittelten Signalen zur Induktion von ErkThr188-Phosphorylierung und damit zur Induktion von b-adrenerg vermittelter Hypertrophie notwendig ist. W{\"a}hrend die Hemmung von Gbg-Signalen mit dem C-Terminus der GRK2 oder die Hemmung von Adenylylzyklase eine ErkThr188-Phosphorylierung und eine Hypertrophieantwort nach Isoprenalingabe effektiv reduzierten, f{\"u}hrt die alleinige Aktivierung von Adenylylzyklase nicht zu einer Hypertrophieantwort. Diese Ergebnisse k{\"o}nnten bei der Entwicklung neuer m{\"o}glicher therapeutischen Strategien zur Therapie b-adrenerg induzierter Herzhypertrophie und Herzinsuffizienz helfen.},
  subject      = {Adrenerger Rezeptor},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Govindaraj2009,
  author    = {Govindaraj, Vijayakumar},
  title     = {Improved Cardiac Glucose Uptake: A Potential Mechanism for Estrogens to Prevent the Development of Cardiac Hypertrophy},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35911},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {The incidence of cardiovascular diseases including cardiac hypertrophy and failure in pre-menopausal women is lower compared to age-matched men but the risk of heart disease increases substantially after the onset of menopause. It has been postulated that female sex hormones play an important role in cardiovascular health in pre-menopausal women. In animal studies including spontaneously hypertensive (SHR) rats, the development of cardiac hypertrophy is attenuated by 17\&\#946;-estradiol treatment. Cardiac energy metabolism is crucial for normal function of the heart. In cardiac hypertrophy and heart failure, the myocardium undergoes a metabolic shift from fatty acid as primary cardiac energy source to glucose, which re-introduces the fetal type of metabolism that representing the glucose as a major source of energy. Many studies have reported that the disruption of the balance between glucose and fatty acid metabolism plays an important role in cardiac pathologies including hypertrophy, heart failure, diabetes, dilative cardiomyopathy and myocardial infarction. Glucose enters cardiomyocytes via GLUT1 and GLUT4 glucose transporters and GLUT4 is the major glucose transporter which is insulin-dependent. Cardiac-selective GLUT4 deficiency leads to cardiac hypertrophy. This shows that the decrease in cardiac glucose uptake may play a direct role in the pathogenesis of cardiac hypertrophy. Estrogens modulate glucose homeostasis in the liver and the skeletal muscle. But it is not known whether estrogens affect also cardiac glucose uptake which could provide another mechanism to explain the prevention of cardiac hypertrophy by female sex hormones. In the present study, SHR Rats were ovariectomized (OVX), not ovariectomized (sham) or ovariectomized and treated with subcutaneous 17\&\#946;-estradiol. After 6 weeks of treatment, body weight, the serum levels of estrogen, insulin, intra-peritoneal glucose tolerance test (IP-GTT), myocardial glucose uptake by FDG-PET (2-(18F)-fluoro-deoxyglucose (18FDG) and Positron Emission Tomography), cardiac glucose transporter expression and localization and cardiac hexokinase activity were analyzed. As results of this study, PET analysis of female SHR revealed decreased cardiac glucose uptake in OVX animals compared to intact that was normalized by estrogen supplementation. Interestingly, there was no change in global glucose tolerance among the treatment groups. Serum insulin levels and cardiac hexokinase activity were elevated by E2 substitution. The protein content of cardiac glucose transporters GLUT-4 and GLUT-1, and their translocation as determined by fractionation studies and immuno-staining did not show any significant change by ovariectomy and estrogen replacement. Also levels of insulin receptor substrate-1 (IRS-1) and its tyrosine phosphorylation, which is required for activation and translocation of GLUT4, was un-affected in all groups of SHR. Cardiac gene expression analysis in SHR heart showed that ei4Ebp1 and Frap1 genes which are involved in the mTOR signaling pathway, were differentially expressed upon estrogen treatment. These genes are known to be activated in presence of glucose in the heart. As a conclusion of this study, reduced myocardial FDG uptake in ovariectomized spontaneously hypertensive rat is normalized by 17\&\#946;-estradiol treatment. Increased myocardial hexokinase appears as a potential mechanism to explain increased myocardial glucose uptake by 17\&\#946;-estradiol. Increased cardiac glucose uptake in response to 17\&\#946;-estradiol in ovariectomized SHR may provide a novel mechanism to explain the reduction of cardiac hypertrophy in E2 treated SHR. Therefore, 17\&\#946;-estradiol improves cardiac glucose utilization in ovariectomized SHR which may give rise to possible mechanism for its protective effects against cardiac hypertrophy.},
  subject      = {estrogen},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wu2007,
  author    = {Wu, Rongxue},
  title     = {Treatment with integrin alpha v inhibitor abolishes compensatory cardiac hypertrophy due to altered signal transduction and ECM gene expression},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21339},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Integrine sind Transmembranrezeptoren, welche mechanische Signale von der extrazellul{\"a}ren Matrix (ECM) zum Zytoskelett {\"u}bermitteln ("outside-in-signaling"). Viele molekulare Defekte in der Verbindung zwischen Zytoskelett und ECM erzeugen bekanntermaßen Kardiomyopathien. alpha v Integrin scheint eine Hauptrolle in verschiedenen Prozessen der kardialen Reorganisation zu spielen, wie z.B. Regulation der Zellproliferation, -migration und -differenzierung. Unsere Hypothese war, dass alpha v -Integrin-vermittelte Signale notwendig f{\"u}r die kompensatorische Hypertrophie nach Aortenkonstriktion sind und assoziiert mit der Modulation der Expression von ECM-Proteinen. Dazu wurden M{\"a}use mit einem spezifischen alpha v Integrin-Inhibitor behandelt und einer Aortenkonstriktion (AB) unterzogen. Nach zwei Tagen und nach sieben Tagen wurden die M{\"a}use echokardiographisch untersucht und eingehende h{\"a}modynamische Untersuchungen wurden durchgef{\"u}hrt. Die Behandlung mit dem alpha v -Integrin-Inhibitor f{\"u}hrte zu einer dilatativen Kardiomyopathie und Herzinsuffizienz in den AB-M{\"a}usen, gekennzeichnet durch einen dilatierten linken Ventrikel, schlechte linksventrikul{\"a}re Funktion und einer Lungenstauung, wohingegen die scheinbehandelten Tiere eine kompensatorische Hypertrophie des linken Ventrikels zeigten. Untersuchungen der beteiligten Signalwege zeigten eine Aktivierung des p38 MAP-Kinase-Signalwegs, von ERK 1 und -2, der Focal Adhesion Kinase FAK und Tyrosin-Phosphorylierung von c-Src in den Kontrollherzen, was in den Inhibitor-behandelten Herzen fehlte. mRNA-Expressionsanalysen f{\"u}r 96 Gene mittels "Micro-Arrays" ermittelten verschiedene genomische Ziele des alpha v -Integrin-aktivierten Signalwegs. 18 f{\"u}r ECM-Proteine codierende Gene wurden mehr als 2-fach hochreguliert, z.B. Kollagen (8,11-fach ± 2,2), Fibronectin (2,32 ± 094), SPARC (3,78 ± 0,12), ADAMTS-1 (3,51 ± 0,81) und TIMP2 (2,23 ± 0,98), wohingegen die Aktivierung dieser Gene in Inhibitor-behandelten Tieren aufgehoben war. Wir folgern daraus, dass Signalwege unterhalb von alpha v -Integrin, mediiert durch MAP-Kinasen, FAK und c-Src, zu einer verst{\"a}rkten Expression von ECM-Komponenten f{\"u}hrt, welche f{\"u}r die kompensatorische Antwort auf Druckbelastung n{\"o}tig sind.},
  subject      = {Antigen},
  language  = {en}
}