Katrin Kahlert

• GRK2 vermittelt über die Phosphorylierung und Inaktivierung kardialer β1-Rezeptoren eine verminderte kardiale Kontraktilität. RKIP als GRK2-Inhibitor spielt eine Rolle in der GPCR-Signalgebung. Die Überexpression des Proteins führt zu einer verbesserten Herzfunktion. Dieser Effekt wird möglicherweise über die GRK2-Inhibition vermittelt und eröffnet die Diskussion über weitere durch RKIP vermittelte protektive Effekte im Herzen. In dieser Arbeit konnte ich zeigen, dass die kardiale RKIP-Expression in Mäusen und humanem Herzgewebe beiGRK2 vermittelt über die Phosphorylierung und Inaktivierung kardialer β1-Rezeptoren eine verminderte kardiale Kontraktilität. RKIP als GRK2-Inhibitor spielt eine Rolle in der GPCR-Signalgebung. Die Überexpression des Proteins führt zu einer verbesserten Herzfunktion. Dieser Effekt wird möglicherweise über die GRK2-Inhibition vermittelt und eröffnet die Diskussion über weitere durch RKIP vermittelte protektive Effekte im Herzen. In dieser Arbeit konnte ich zeigen, dass die kardiale RKIP-Expression in Mäusen und humanem Herzgewebe bei Herzinsuffizienz gesteigert ist. Zudem beschrieb ich den protektiven Effekt einer gesteigerten Expression von RKIP in murinen Herzen im Hinblick auf die Ausprägung typischer struktureller und morphologischer Zeichen von Herzinsuffizienz. Echokardiographische Untersuchungen zeigten, dass RKIP die Herzfunktion positiv beeinflusst. RKIP-tg-Mäuse wiesen eine gesteigerte Verkürzungsfraktion und einen dauerhaft hyperkontraktilen Phänotyp auf. Trotz fehlenden Einflusses auf die kardiale Hypertrophie bewirkte die chronische linksventrikuläre Druckbelastung durch TAC in RKIP-tg-Mäusen eine geringere kardiale Dilatation und den Erhalt einer stärkeren Kontraktilität als in Wildtyp-Mäusen. Die Ligation der Aorta transversa bewirkte bei Wildtyp-Mäusen zudem strukturelle und molekulare Veränderungen, die typisch für einen herzinsuffizienten Phänotyp sind. Der Anteil fibrotischen Gewebes und die Apoptose im Herzen nahmen zu. Strukturelle Veränderungen des Herzgewebes sind ein Korrelat für ein herzinsuffizientes Herz. RKIP-tg-Mäuse zeigten diese Veränderungen in einem deutlich geringeren Ausmaß und weisen auf eine protektive Wirkung einer kardialen RKIP-Überexpression hin. Interessanterweise war die mRNA-Expression der Fibrosemarker CTGF und TGFß nach chronischer linksventrikulärer Druckbelastung sowohl bei Wildtyp-Mäusen als auch bei RKIP-transgenen Mäusen erhöht. Die Ursache für das Fehlen eines signifikanten Unterschiedes könnte sein, dass diese Marker nicht spezifisch für die kardiale Fibrosierung sind, sondern deren Expression auch mit der kardialen Hypertrophie zusammenhängt. Eine weitere Beobachtung war der Anstieg der mRNA-Expression der Herzinsuffizienz-Marker BNP und ANF nach chronischer Druckbelastung in Wildtyp- und RKIP-tg-Mäusen. Die Ergebnisse bestätigten, dass BNP spezifischer für die durch chronische linksventrikuläre Druckerhöhung verursachte Herzinsuffizienz zu sein scheint. Ich beobachtete eine gesteigerte RKIP-Expression bei Herzinsuffizienz und kardialer Hypertrophie. Herzbiopsien herzinsuffizienter und an Aortenstenose erkrankter Patienten wiesen im Vergleich zu Kontrollen eine erhöhte RKIP-Proteinexpression auf. Auch C57BL/6J-Mäuse wiesen nach chronischer linksventrikulärer Druckbelastung eine gesteigerte kardiale RKIP-Expression im Vergleich zu Kontrollen auf. Die Hochregulation der RKIP-Expression könnte als protektiver feedback-Mechanismus interpretiert werden. Resultat dieser Arbeit ist, dass RKIP eine protektive Wirkung bei der Progression von durch chronische linksventrikuläre Druckbelastung induzierte Herzinsuffizienz hat, am ehesten durch seine Funktion als GRK2-Inhibitor und seine Rolle bei der GPCR-Signalgebung.…
• Failing hearts are unable to adequately supply the body with blood and oxygen. Common therapeutic strategies interfere with cardiac remodelling, reduce cardiac pre- and afterload or aim at direct improvement of cardiac contractility. Cardiac contractility is mainly controlled by 1-adrenergic receptors. Resensitization of -adrenergic receptors by inhibition of G-protein coupled receptor kinase 2 (GRK2) is discussed as a potential strategy to treat heart failure. Raf kinase inhibitor protein (RKIP) is as a physiological inhibitor of GRK2 and itFailing hearts are unable to adequately supply the body with blood and oxygen. Common therapeutic strategies interfere with cardiac remodelling, reduce cardiac pre- and afterload or aim at direct improvement of cardiac contractility. Cardiac contractility is mainly controlled by 1-adrenergic receptors. Resensitization of -adrenergic receptors by inhibition of G-protein coupled receptor kinase 2 (GRK2) is discussed as a potential strategy to treat heart failure. Raf kinase inhibitor protein (RKIP) is as a physiological inhibitor of GRK2 and it increases contractility of neonatal cardiomyocytes. In this study its effects on cardiac function in pressure overload induced heart failure and determined the expression patterns of RKIP in failing hearts of humans and mice was assessed. Transverse aortic contriction (TAC) was performed on 7-week-old C57/BL6 mice to induce heart failure by pressure overload of left ventricles. After three weeks of TAC, echocardiography showed distinct signs of decreased cardiac function in wild-type mice. Fractional shortening was reduced and left ventricular diameters were increased. Histological analyses revealed increased interstitial fibrosis, caspase- and TUNEL-assays indicated myocyte apoptosis. Western blot analysis and real-time PCR showed significant upregulation of RKIP expression in failing hearts compared to non-banded control hearts. Interestingly, this upregulation of RKIP protein expression was also detected in failing human hearts and in samples of patients with aortic valve stenosis but not in healthy control samples. To assess the effects of RKIP overexpression on heart failure, heart function and structure of RKIP transgenic mice and wild-type mice 3 weeks after TAC was analysed. While left ventricular hypertrophy was increased to similar extents in wild-type and RKIP trangenic mice, RKIP mice did neither develop dilatation of the left ventricle nor a decrease in fractional shortening. The mRNA-expression of the fibrosis markers CTGF and TGFwas upregulated in banded wild-type mice and in banded RKIP transgenic mice after 3 weeks of TAC indicating its correlation not only for fibrosis but possibly also for hypertrophy. The mRNA-expression of the heart failure markers BNP and ANF was upregulated in banded wild-type mice and in banded RKIP transgenic mice after 3 weeks of TAC. The results confirm that BNP is more specific for heart failure than ANF. Taken together, cardiac overexpression of RKIP prevented left ventricular dilatation and loss of contractile function in a mouse model of pressure overload induced heart failure. Therefore, increased RKIP expression may be an interesting target to prevent detrimental effects from increased left ventricular pressure.…