eRapport

Aquaporins in cardovascular function

Prosjekt
Prosjektnummer
2010123
Ansvarlig person
Jarle Vaage
Institusjon
Oslo universitetssykehus HF
Prosjektkategori
Doktorgradsstipend
Helsekategori
Cardiovascular
Forskningsaktivitet
5. Treatment Developement
Rapporter
2013 - sluttrapport
AQUAPORINS IN CARDOVASCULAR FUNCTION Dette er en sluttføring fordi en del data ble publisert først i 2013 selv om prosjektet var slutt i 2012. Det har ikke kommet til ytterligere data, og derfor skrives her inn en kopi av rapport for 2012. Aquaporiner er vannkanaler som transporterer vann og noen småmolekylære substanser over cellemembraner. I det aktuelle arbeidet er lokalisasjon, regulering og funksjon til aquaporin 1 og 4 studert. Viktigste funn er at aquaporin 4 spiller en rolle for utviklingen av hjerteinfarkt. Aquaporiner er vannkanaler som transportere vann og noen småmolekylære substanser over cellemembraner. Man kjenner imidlertid ikke alle deres funksjoner. Totalt er der 12 ulike aquaporiner AQP) og AQP1 og AQP4 finnes i betydelige mengder i hjerte. Hensikten med det aktuelle arbeid er å studere betydningen av AQP1 og -4 for hjertets funksjon og ved hjerteinfarkt. Videre å studere en del reguleringsmekanismer for mengden av AQP1 og -4 i hjertet samt deres lokalisasjon i hjertet. Metoder Studien ble utført i mus, i prøver fra mennesker fra hjerteoperasjoner, samt i celler i kultur. Teknikker som er brukt er genetisk manipulerte mus som mangler AQP4. Effekter av lavt surstoff i hjertet og infarkt er studert i levende mus og isolerte, perfunderte musehjerter. For lokalisjon og regulering av mangder brukes molekylærbiologiske metoder og immuno elektronmikroskopi. Lokalisasjon AQP1 finnes i cellemembranen i endotelceller som ligger i direkte kontakt med blodet inni blodårer, de kan derfor spille en stor rolle for transport av væske inn og ut av blodårene. AqP4 er i membranen til selve hjertemuskelcellene. Osmotisk stress påvirker mengden av AQP1 og -4 i hjertet. Regulering Lavt surstoff og infarkt nedregulerte mengden av AQP4 i hjertet. Det samme var tilfelle med AQP1. Under hjertekirurgi blir AQP1, men ikke AQP4 nedregulert i hjertet. Funksjon Når AQP4 blir fjernet, reduserer dette størrelsen av eksperimentelt indusert infarkt. Konklusjon Aquaporiner spiller en rolle for hjertefunksjon sannsynligvis både i normale hjerter og ved sykdom. Bl.a. synes AQP4 å spile en rolle ved utviklingen av infarkt. P.t. er der et stort arbeid på gang for å finne medikamenter som blokkerer aquaporiner, disse kan bli nyttige legemidler. Dette er basal translasjonsforskning som per i dag ikke kan sies å ha konkrete konsekvenser for helsetjenesten, dette er en del av byggverket som vår felels kunnskapsbank bygger på og som over tid girl konsekvenser for helsetjenesten.
2012
Aquaporiner er vannkanaler som transporterer vann og noen småmolekylære substanser over cellemembraner. I det aktuelle arbeidet er lokalisasjon, regulering og funksjon til aquaporin 1 og 4 studert. Viktigste funn er at aquaporin 4 spiller en rolle for utviklingen av hjerteinfarkt.Aquaporiner er vannkanaler som transportere vann og noen småmolekylære substanser over cellemembraner. Man kjenner imidlertid ikke alle deres funksjoner. Totalt er der 12 ulike aquaporiner AQP) og AQP1 og AQP4 finnes i betydelige mengder i hjerte. Hensikten med det aktuelle arbeid er å studere betydningen av AQP1 og -4 for hjertets funksjon og ved hjerteinfarkt. Videre å studere en del reguleringsmekanismer for mengden av AQP1 og -4 i hjertet samt deres lokalisasjon i hjertet. Metoder Studien ble utført i mus, i prøver fra mennesker fra hjerteoperasjoner, samt i celler i kultur. Teknikker som er brukt er genetisk manipulerte mus som mangler AQP4. Effekter av lavt surstoff i hjertet og infarkt er studert i levende mus og isolerte, perfunderte musehjerter. For lokalisjon og regulering av mangder brukes molekylærbiologiske metoder og immuno elektronmikroskopi. Lokalisasjon AQP1 finnes i cellemembranen i endotelceller som ligger i direkte kontakt med blodet inni blodårer, de kan derfor spille en stor rolle for transport av væske inn og ut av blodårene. AqP4 er i membranen til selve hjertemuskelcellene. Osmotisk stress påvirker mengden av AQP1 og -4 i hjertet. Regulering Lavt surstoff og infarkt nedregulerte mengden av AQP4 i hjertet. Det samme var tilfelle med AQP1. Under hjertekirurgi blir AQP1, men ikke AQP4 nedregulert i hjertet. Funksjon Når AQP4 blir fjernet, reduserer dette størrelsen av eksperimentelt indusert infarkt. Konklusjon Aquaporiner spiller en rolle for hjertefunksjon sannsynligvis både i normale hjerter og ved sykdom. Bl.a. synes AQP4 å spile en rolle ved utviklingen av infarkt. P.t. er der et stort arbeid på gang for å finne medikamenter som blokkerer aquaporiner, disse kan bli nyttige legemidler.
2011
Aquaporiner eller vannkanalene i hjertet har tidligere lite studert og lite er visst om deres funksjon i hjertet. AQP4 har en forsterkende virkning ved infarkt og har således en negativ effekt i denne situasjon. Dette er første gang at en slik rolle er påvist for vannkanalene i hjertet.Aquaporiner eller vannkanalene i hjertet har tidligere lite studert og lite er visst om deres funksjon i hjertet. Vi har studert aquaporiner i hjerter hos mus samt i nålebiopsier fra menneskehjerter. Der er flere aquaporiner (AQP), men vi har konsentrert oss om AQP1 og -4 som det finnes mest av i hjertet. Vi har forsket på hvordan stopp i blodforsyningen (= hjerteinfarkt) påvirker uttrykk og mengde av AQPer i hjertet. Det viser seg at mengden AQP1 da reduseres. Viktigste funn: Dersom vi studerer mus der genet for AQP4 er fjernet så får disse et mindre hjerteinfarkt; dvs. AQP4 har en forsterkende virkning ved infarkt og har således en negativ effekt i denne situasjon. Dette er første gang at en slik rolle er påvist for denne nye gruppe substanser. Det opprinnelige synet var at AQPer utelukkende var vannkanaler. Våre funn tyder imidlertid på at de påvirker en rekke andre basale cellefunksjoner som har betydning for skade og infarkt. Bl.a. ser vi at dersom kontraksjon og opphopning av calcium blokkeres, så har ikke AQP4 lenger noen skadeforsterkende effekt. Videre har vi studert lokalisasjon av AQP1 og -4 i hjertet og hvordan samspillet er mellom AQPer og en rekke faktorer som virker beskyttende på hjertet ved infarkt. AQP1 er lokalisert til innsiden av hjertets blodårer mens AQP4 kun er lokalisert til selve hjertemuskelcellene. Der foreligger per i dag i alt 5 manuskripter til artikler som er eller som i løpet av 2012 vil bli sendt inn til internasjonale tidsskrifter for publisering. Doktorgrads avhandling vil bli ferdig og innsendt innen utgangen av 2012.
2010
Aquaporiner (AQP) er vannkanaler som transportere vann over cellemembraner, men synes også å ha andre funksjoner. AQPenes funksjon i hjertet er totalt ukjent. Den aktuelle studie går ut på å studere AQPer i hjertet, spesielt om de er viktige for utvikling av skade ved infarkt.Dette prosjektet er ganske nytt, men de første resultater har blitt presentert ved nasjonale og internasjonale konferanser. I løpet av våren blir 2 artikler sendt til internasjonale fagtidskrifter. Arbeid 1 Vi har konsentrert oss om studier av AQPer 1 og 4. I studier på mus fant vi at dersom de manglet genet for AQP4 så hadde musehjertene øket toleranse for stopp i blodsirkulasjonen; dersom vi laget eksperimentelle infarkt hos denne typen mus, så ble infarktstørrelsen mindre. Dette ble funnet i to ulike modeller, både isolerte perfunderte hjerter og hos levende mus som ble operert under bedøvelse. Etter 24 timer tok vi hjertene for analyse. Infarktsstørrelsen var mindre i hjerter fra mus uten AQP4 genet. AQPer er vannkanaler og vi fant også at dersom AQP4 genet manglet, var vanninnholdet i hjertene etter infarkt redusert. Dette betyr mindre hevelse av hjertemuskelen og bedre hjertefunksjon etter infarkt. I hjertekamrene til mus som hadde sittet 1 uke in en atmosfære med lavt oksygeninnhold (tilsvarende høyden til Mount Everest) var mengden AQP4 redusert til ca halvparten. Dette kan være hensiktsmessig da en slik reduksjon beskytter mot skade pga lavt oksygen. Videre prøvde vi å finne mekanismene som fører til at disse hjerter er beskyttet mot ischemisk skade. Vi analyserte ekspresjon av forskjellige proteiner i disse hjerter, såkalte fosfokinaser og andre proteiner som er involvert i eller som beskytter mot infarkt. Vi fant redusert uttrykk av AMPK kinase og redusert aktivering av Akt hos mus som manglet AQP4 genet; begge disse proteiner nedregulerer metabolismen hvilket er en fordel under ischemi. Vi undersøkte videre lokalisasjonen av AQP4 i hjertet. Dette ble utført i hele hjerter og i kulturer med hjerteceller. For påvisning av AQP4 ble brukt molekylærbiologiske teknikker samt immunoelektron mikroskopi. AQP4 ble bare funnet i eksterne membraner av hjertemuskelcellene, intet var inni cellene og det ble heller ikke funnet noe AQP4 lokalisert til hjertets blodårer. Dette arbeidet er nå i manuskript er og i disse dager klart til innsendelse til en internasjonal tidskrift. Arbeid 2. Forhøyet osmotisk trykk i blodet forekommer ved enkelte kritiske tilstander og er også brukt terapeutisk i noen tilfeller av forhøyet trykk i hjernen og hjerneødem. Derfor ønsket vi å studere effekten av økt osmotisk trykk på ekspresjonen av AQP1 og 4 i hjerne og hjerte. Vi ga mus en saltløsning med normalt, høy, eller meget høy osmolalitet. Det ble tatt prøver av blod, hjerner og hjerter etter 1, 4, 8 og 24 timer. Vi fant, at meget høy osmolaliteten i blod ga økt mengde AQP1 i hjertet, mens AQP4 ble redusert. I hjernen økte nivået av AQP4. AQP1 var ikke aktuelt å måle i hjerne, da det ikke finnes der. I kultur med HL-1 seller, som er en cellelinje av udødelige hjertemuskelceller, studerte vi også nivåene av AQP1 og 4. AQP4 nivået er ekstremt lavt i disse celler og derfor ikke aktuelt å studere. Også i denne modellen ble AQP1 oppregulert etter eksponering til høy osmolalitet. Disse resultater forligger i manuskripts form og vil bli innsendt til et internasjonalt tidsskrift i løpet av våren
Vitenskapelige artikler
Rutkovskiy Arkady, Valen Guro, Vaage Jarle

Cardiac aquaporins.

Basic Res Cardiol 2013;108(6):393. Epub 2013 okt 25

PMID: 24158693

Rutkovskiy Arkady, Bliksøen Marte, Hillestad Vigdis, Amin Mubashar, Czibik Gabor, Valen Guro, Vaage Jarle, Amiry-Moghaddam Mahmood, Stensløkken Kåre-Olav

Aquaporin-1 in cardiac endothelial cells is downregulated in ischemia, hypoxia and cardioplegia.

J Mol Cell Cardiol 2013 Mar;56():22-33. Epub 2012 des 10

PMID: 23238222

Mariero Lars Henrik, Rutkovskiy Arkady, Stensløkken Kåre-Olav, Vaage Jarle

Hyperoxia during early reperfusion does not increase ischemia/reperfusion injury.

Eur J Cardiothorac Surg 2012 Jan;41(1):149-53.

PMID: 21636285

Risøe Petter K, Ryg Una, Wang Yun Yong, Rutkovskiy Arkady, Smedsrød Bård, Valen Guro, Dahle Maria K

Cecal ligation and puncture sepsis is associated with attenuated expression of adenylyl cyclase 9 and increased miR142-3p.

Shock 2011 Oct;36(4):390-5.

PMID: 21701418

Ellefsen S, Bliksøen M, Rutkovskiy A, Johansen I B, Kaljusto M-L, Nilsson G E, Vaage J I, Stensløkken K-O

Per-unit-living tissue normalization of real-time RT-PCR data in ischemic rat hearts.

Physiol Genomics 2012 Jun;44(12):651-6. Epub 2012 apr 24

PMID: 22535878

Rutkovskiy Arkady, Stensløkken Kåre-Olav, Mariero Lars Henrik, Skrbic Biljana, Amiry-Moghaddam Mahmood, Hillestad Vigdis, Valen Guro, Perreault Marie-Claude, Ottersen Ole Petter, Gullestad Lars, Dahl Christen P, Vaage Jarle

Aquaporin-4 in the heart: expression, regulation and functional role in ischemia.

Basic Res Cardiol 2012 Sep;107(5):280. Epub 2012 jul 10

PMID: 22777185 - Inngår i doktorgradsavhandlingen

Rutkovskiy Arkady, Mariero Lars Henrik, Nygård Ståle, Stensløkken Kåre-Olav, Valen Guro, Vaage Jarle

Transient hyperosmolality modulates expression of cardiac aquaporins.

Biochem Biophys Res Commun 2012 Aug;425(1):70-5. Epub 2012 jul 20

PMID: 22820194 - Inngår i doktorgradsavhandlingen

Rutkovskiy A, Mariero LH, Nygård S, Stensløkken KO, Valen G, Vaage J.

“Cardiac aquaporin-4: unexpected role in osmotic challenge”

Abstract annual meeting of the International Society for Heart Research, Belgrade, Serbia, May 19-22

Rutkovskiy A, Stensløkken KO, Skrbic B, Amiry-Moghaddam M, Ottersen OP, Valen G, Vaage J

Aquaporin plays a detrimental role in acute myocardial ischemia.

Abstract, foredrag ved møtet for Scand Soc Res Cardiothorac Surgery, Geilo, Februar 2010, Norway

Rutkofskiy A, Mariero LM, Stensløkken KO, Vaage J

Expression of aquaporins in the heart and in the brain is modulated by plasma osmolarity

Abstract, foredrag ved Winter Meeting of the Norwegian Physiological Society in January 2010, Norway

Rutkofskiy A, Mariero LM, Stensløkken KO, Vaage J

Cardiac Aquaporins 1 and 4 expression changes in response to increasing plasma osmolality

Abstract, foredrag ved XX World congress of the International Society for Heart Research in July 2010, Kyoto, Japan

Rutkofskiy A, Mariero LM, Stensløkken KO, Vaage J

Cardiac Aquaporins 1 and 4 expression changes in response to increasing plasma osmolality

Abstract, foredrag ved konferansen Frontiers in cardiovascular biology, Berlin, Juli 2010, Germany

Doktorgrader
Marte Bliksøen

Mitochondrial DNA in ischemia-reperfusion of the heart

Disputert:
mars 2013
Hovedveileder:
Kåre-Olav Stensløkken
Arkady Rutkivskiy

13. Cardiac aquaporins – novel players in heart physiology and ischemia

Disputert:
mars 2012
Hovedveileder:
Jarle Vaage
Deltagere
  • Arkady Rutkovskiy Postdoktorstipendiat
  • Marte Bliksøen Doktorgradsstipendiat
  • Ingvar Jarle Vaage Prosjektleder

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport

Personvern  -  Informasjonskapsler