Untersuchung des Zellzyklus und der Zellzyklusvariationen von Herzmuskelzellen mit Hilfe des doppelt transgenen Mausmodells CAG-eGFP-Anillin/αMHC-H2B-mCherry

Abstract

Bei einem Myokardinfarkt kommt es durch den thrombotischen Verschluss eines Koronargefäßes zur Ischämie, welche durch die Ausbildung einer fibrotischen, nicht kontraktilen Narbe zu einer irreversiblen Schädigung des Myokards führt. Dies geht auf die mangelhafte Regenerationsfähigkeit der adulten KM zurück. Das Potential zur Zellteilung von KM erlischt bei Säugern kurz nach der Geburt und das Wachstum des Herzens geht von der hyperplastischen in die hypertrophe Wachstumsphase über, welche durch Variationen des Zellzyklus gekennzeichnet ist. Es werden die azytokinetische Mitose, welche zur Ausbildung einer zweikernigen Zelle führt, sowie die Endoreplikation, bei welcher der KM lediglich seinen DNA-Inhalt vergrößert, beobachtet. Die Differenzierung dieser Variationen von vollständiger Zellteilung mithilfe der üblicherweise verwendeten immunhistochemischen Proliferationsmarker (Ki-67, pHH3, Thymidin-Analoga) ist nicht sicher möglich. Die Verwendung des doppelt transgenen Mausmodell αMHC-H2B-mCherry/CAG-eGFP-Anillin erlaubt durch sichere Identifikation von KM Kernen auf der einen und Identifikation der Subphasen der Mitose auf der anderen Seite die klare Abgrenzung von Zellteilung und Zellzyklusvariationen (Raulf et al., 2015; Hesse et al., 2012). Im Rahmen dieser Arbeit wurden die in der Literatur als bedeutsam für die Regulation des Zellzyklus beschriebenen Proteine p21, p27, Meis1, Geminin, Fzr-1 mithilfe synthetischer siRNAs sowie die Zielproteine der miR-199 in postnatalen, αMHC-H2B-mCherry/CAG-eGFP-Anillin⁺ KM in vitro herunterreguliert und die Effekte auf den Zellzyklus der KM analysiert. Die Analyse erfolgte mittels Fluoreszenzmikroskopie sowohl nach mehrtätiger Zellkultur, Fixierung und immunhistochemischer Färbung als auch mittels Langzeitmikroskopie der lebenden Zellen. Die miR-199, sowie der Knockdown von p21 führten zu einer Zunahme azytokinetischer Mitosen in KM, während der p27 Knockdown Endoreplikation in KM induzierte. Der Knockdown von Meis1 und Geminin führte zu keiner Zunahme der Zellzyklusaktivität. Der Knockdown von Fzr-1, einem Kofaktor des APC, welcher auch für den Abbau des Proteins Anillin verantwortlich ist, führte zu einer Akkumulation von eGFP-Anillin. Es konnte mittels qPCR und Western Blot kein Zusammenhang zwischen den zellzyklusaktivierenden Effekten der miR-199 sowie der Knockdowns von p21 und p27 und den Signalwegen Notch, mTor und Hippo festgestellt werden. Das experimentelle Vorgehen kann als Grundlage für ein Screeningverfahren, welches die systematische Identifizierung von Faktoren erlaubt, die terminal differenzierte KM wieder in Zellteilung bringen, genutzt werden.