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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
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Die Genexpression bestimmt den Phänotypoder
Eine Dysregulation der Genexpression resultiert in Krankheiten
mRNA / Protein /(zumeist)
Gerszten & Wang, “The search for new cardiovascular biomarkers”, Nature 2008; 451: 949-952.
Alle Zellen Zell-spezifisch Zell-spezifisch
Zell-spezifisch
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DNA Microarray-Analysen
from Clarke et al. Biochemical Pharmacology 62, 2001, 1311–1336
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Analyse der totalgenomischen Genexpression bei dilatativer Cardiomyopathie (DCM)
(Microarray-Analsen)
Vergleich der Genexpression in Herzproben von
Kontrolprobanden (NF) und Patienten mit DCM
Rot = erhöhte ExpressionGrün = erniedrigte Expression
Deutlich unterschiedliche Genexpressions-Muster !
Barrans et al. Am. J. Path. 2002, 160: 2035-2043
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• 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
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Wirkungen von NO / organischen Nitraten
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Regulation der Genexpression durch organische Nitrate
Nitrat Gen Hoch/Tief MechanismusNTG gp91phox ?NTG -CGRP iNOS-InduktionNTG Tropoelastin, -globin,
gelsolin, Ray Ras-like GTPAse
?
NTG MMP 2, 7, 9 ?NTG TIMP-1 ?NTG sGC ?NTG PDE1A1 ?NTG eNOS ?NTG STAT3, CBPTP, NBC,
Cortactin-BP, p27, Mxi1, vitronectin
?
NTG GTP-CH, I-FBP,
HMW-Kinogen, stanin, TTF-1, myr5,
?
Nicorandil eNOS ?PETN HO-1, Fehc ?
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DNA Microarray TechnikRNA from controlRNA from treated
Alexa 647
Alexa 546
Oligonucleotidescovering the whole
transcriptome
Alexa 647
Alexa 546
control
trea
ted
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)
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Plot log2 (Intensität NTG) versus log2 (Intensität EtOH)
11 13 15 17 19 21 2311
13
15
17
19
21
23
log2 (intensity EtOH)
log
2 (intensity NTG)
Ratio (NTG/EtOH) = 1
Ratio (NTG/EtOH) = 2
Ratio (NTG/EtOH) = 0.5
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Plot log2 (Intensität PETN) versus log2 (Intensität DMSO)
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
log2 (intensity DMSO)
log
2 (intensity PETN)
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• 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.
NTG532
501 > 2-fach31 < 0.75-fach
PETN1215
1133 > 2-fach82 < 0.75-fach
NTG&PETN
68
Ergebnisse der Microarray-Analysen
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• 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.
Zusammenfassung
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The peopleThe peopleThe peopleThe people
Who is who ?
Hartmut Kleinert
A. PautzK. LinkerN. SchmidtJ. Art
I. Ihrig-Biedert K. MaschM. Göllner
A. DaiberP. WenzelT. JansenM. Oelze
T. MünzelU. Förstermann