Untersuchung von Pitx2 Signalwegen in der Entwicklung der Herzvorhöfe, im Erregungsleitungssystem des Herzens und der kardialen Regeneration

• Antragsteller: Dr. Peter Christian Kahr
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252779258

Pitx2, ein Homeobox-Transkriptionsfaktor, ist essentiell für die normale Herzentwicklung. Während der frühen Embryonalphase stellt Pitx2 den letzten Teil einer Signalkette dar, die für die links-rechts asymmetrische Entwicklung des Herzens verantwortlich ist. Die exakte Positionierung des Sinusknotens oder die Mündung der Pulmonalvenen in den linken Vorhof werden beispielsweise von Pitx2 kontrolliert. Im Gegensatz zu anderen Molekülen des Signalwegs setzt sich die Pitx2 Expression über die Embryonalperiode hinaus und bis in postnatale Stadien fort. Aktuell gibt es wenig Information zu Pitx2-nachfolgenden Signalwegen, über die Pitx2 seine Effekte umsetzt. Daher untersuchen wir die Funktion und Signalwege von Pitx2 in 3 experimentellen Fragestellungen: Mit Hilfe eines konditionalen Knock-outs von Pitx2 in Mef2c-exprimierenden Zellen (Mef2c Cre/+;Pitx2 flox/flox) untersuchen wir den Einfluss von Pitx2 auf Vorläuferzellen des Vorhofseptums, die aus dem anterioren sekundären Herzfeld stammen. Durch dieses Vorgehen bleibt die Expression von Pitx2 in anderen Zelllinien des Herzens sowie in extrakardialem Gewebe erhalten. Durch Verzögerung des Züchtens der Mäuse haben wir aktuell noch keine detaillierten morphologischen oder molekularen Studien an diesen Embryos durchgeführt. Während der nächsten Wochen werden wir allerdings Embryos an den Entwicklungstagen 10.5 bis 12.5 untersuchen können. In einem weiteren Projekt untersuchen wir den Einfluss von Pitx2 auf die kardiale Regenerationsfähigkeit bei erwachsenen Mäusen. Obwohl unter physiologischen Bedingungen in den Ventrikeln kaum exprimiert, steigt die Pitx2 Expression als Reaktion auf myokardiale Schädigung an. Pitx2 Knock-out Mäuse demonstrieren eine reduzierte neonatale Regenerationsfähigkeit, während Überexpression von Pitx2 in erwachsenen Mäusen zu einer signifikanten Reduktion der Narbenbildung nach einem Herzinfarkt führt. Gemeinsam haben wir die molekularen Signalwege von Pitx2 im Rahmen der kardialen Regeneration mittels RNA-seq und ChIP-seq untersucht. Dabei konnten wir feststellen, das Pitx2 die Bildung von Sauerstoffradikalen beeinflusst. Als nächste Schritte werden wir die Interaktionen von Pitx2 und einzelnen Kandidatengenen in vitro und in vivo nachvollziehen. Drittens untersuchen wir die Rolle von Pitx2 im Reizleitungssystem (RLS) des Herzens. Obwohl bekannt ist, dass Pitx2 während der Embryonalphase die Entstehung des RLS entscheidend beeinflusst, überraschte uns die Entdeckung das ein Tamoxifen-induzierbares Pitx2c Promoter getriebenes Transgen (Pitx2c-Cre-ERT2) ausschließlich in den Zellen des RLS aktiv ist. Dies wollen wir nun nutzen, um die Funktion von Pitx2 im RLS zu untersuchen und das Transgen als Tool für zukünftige Studien des RLS zu etablieren. Daher ist es unser Ziel, den Phänotyp unter morphologisch-anatomischen sowie elektrophysiologischen Gesichtspunkten zu beschreiben und eine Beteiligung des RLS zur kardialen Regenerationsfähigkeit zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. James F. Martin