Evidenz für kardiotoxische bzw. kardioprotektive Wirkungen?“ GERMANY Y DEPARTMENT OF PHARMACOLOGY “Erste Befunde zu den Effekten einer NTG- oder PETN-Behandlung auf die totalgenomische Genexpression im Herzen – Evidenz für kardiotoxische bzw. kardioprotektive Wirkungen?“ Prof. Dr. H. Kleinert

Die Genexpression bestimmt den Phänotyp oder Eine Dysregulation der Genexpression resultiert in Krankheiten Alle Zellen Zell-spezifisch Zell-spezifisch mRNA /  Protein / (zumeist) Zell-spezifisch Gerszten & Wang, “The search for new cardiovascular biomarkers”, Nature 2008; 451: 949-952.

DNA Microarray-Analysen from Clarke et al. Biochemical Pharmacology 62, 2001, 1311–1336

 Deutlich unterschiedliche Genexpressions-Muster ! Analyse der totalgenomischen Genexpression bei dilatativer Cardiomyopathie (DCM) (Microarray-Analsen) Vergleich der Genexpression in Herzproben von Kontrolprobanden (NF) und Patienten mit DCM Rot = erhöhte Expression Grün = erniedrigte Expression  Deutlich unterschiedliche Genexpressions-Muster ! Barrans et al. Am. J. Path. 2002, 160: 2035-2043

Diese Analyse kann auch für die Prognose Aussagen treffen. Die Analyse des Expressionsprofils von Organen/Zellen kann für die Diagnose/Therapie eine wichtige Bedeutung haben. Diese Analyse kann auch für die Prognose Aussagen treffen. Liew, “Expressed genome molecular signature of heart failure”, Clin. Chem. Lab. 2005; 43:462 -469

Wirkungen von NO / organischen Nitraten

Regulation der Genexpression durch organische Nitrate Hoch/Tief Mechanismus NTG gp91phox  ? a-CGRP iNOS-Induktion Tropoelastin, b-globin, gelsolin, Ray Ras-like GTPAse MMP 2, 7, 9 TIMP-1  sGC PDE1A1 eNOS STAT3, CBPTP, NBC, Cortactin-BP, p27, Mxi1, vitronectin GTP-CH, I-FBP, HMW-Kinogen, stanin, TTF-1, myr5, Nicorandil PETN HO-1, Fehc

DNA Microarray Technik RNA from control RNA from treated Alexa 647 Alexa 546 Oligonucleotides covering the whole transcriptome control treated NTG: 6.6 µg/kg/min; control: EtOH 1 µl/h; PETN: 10.5 µg/kg/min; control: DMSO 1 µl/h Normalization (TIGR-MIDAS) SAM analysis (TIGR-MEV) Gene annotation (Panther software) Scanning (ScanArray 4.0)

Plot log2 (Intensität NTG) versus log2 (Intensität EtOH) Ratio (NTG/EtOH) = 2 Ratio (NTG/EtOH) = 1 Ratio (NTG/EtOH) = 0.5

Plot log2 (Intensität PETN) versus log2 (Intensität DMSO)

Ergebnisse der Microarray-Analysen Die Expression der meisten Gene wird durch die Behandlung mit NTG oder PETN nicht verändert. Die Expression von nur 68 Genen wurde sowohl durch NTG wie PETN verändert -> das durch PETN induzierte Genexpressionsmuster ist von dem durch NTG induzierten deutlich verschieden. NTG 532 501 > 2-fach 31 < 0.75-fach PETN 1215 1133 > 2-fach 82 < 0.75-fach NTG& 68

Zusammenfassung NTG und/oder PETN verändern die Expression von etwa 1650 Genen in Rattenherzen. NTG (aber nicht PETN) erhöht die Expression von Genen, die als Marker für cardiotoxische Prozesse beschrieben wurden. PETN -> Scheint die Aktivität eines cardioprotektiven Transkriptionsfaktor(TF)-Netzwerks zu erhöhen. NTG -> Scheint die Aktivität eines cardiotoxischen TF- Netzwerks zu erhöhen.

The people A. Pautz A. Daiber I. Ihrig-Biedert K. Masch M. Göllner Who is who ? A. Pautz K. Linker N. Schmidt J. Art A. Daiber P. Wenzel T. Jansen M. Oelze T. Münzel Hartmut Kleinert U. Förstermann