The role of lumican in cardiac pressure overload.

Proteoglykan lumican sin rolle i myokardiell remodellering ved trykkoverbelastning av venstre ventrikkel.Lumican har en viktig rolle under utvikling og remodellering av hjerte som følge av overbelastning etter AB med forverret dilatasjon og kontraktil dysfunksjon som den viktigste fenotypen. Våre resultater indikerer at lumican er en profibrotisk mediator, regulerer hjertefibroblastfenotype og ECM-produksjon, og påvirker dermed hjertesviktprogresjon.Omtrent 10 % av dødsfallene i vestlige land er forårsaket av hjertesvikt, og forekomsten er forventet å øke med 50 % innen 2030. Forhøyet blodtrykk i venstre ventrikkel, som sees hos pasienter med aorta stenose og hypertensjon, fører til forandringer i hjertets struktur som er viktig ved progresjon til hjertesvikt. Dette omfatter fibrose, hypertrofi av kardiomyocytter og betennelse. Forandringer i hjertets struktur innebærer kvantitative og kvalitative endringer i ekstracellulær matriks (ECM). Lumican er et lite leucin-rikt proteoglykan lokalisert i ECM som binder strukturelle proteiner og påvirker således vevsstyrke. Det er også involvert i kollagen fibrillogenese, og påvirker dermed ECM struktur. Lumican er involvert i cardiomyocytt vekst ved å regulere pericellulær-ECM, noe som indikerer at lumican kan koordinere kollagenoppbygging i hjertet. Lumican er økt både ved klinisk og eksperimentell lungefibrose. I tråd med dette har en lumican knock-out mus (LUM -/-) vist seg å være beskyttet mot lever-fibrose når den utsettes for leverskade. Men det er ukjent hvilken rolle lumican har ved hjertesvikt. For å undersøke lumicans rolle i omstrukturering av hjertet ved hjertesvikt, ble trykk-overbelastning indusert i venstre ventrikkel ved aorta banding (AB) i lumican knock-out (med 100 % lumican mangel) og sammenliknet med villtype (WT) mus. I tillegg undersøker vi nå også lumicans rolle i omstrukturering av hjertet ved redusert lumican nivå ved bruk av lumican heterozygote mus (med 50% lumican mangel). Foreløpige resultater: Preliminære upubliserte data viser at LUM -/- mus har økt mortalitet etter AB, sammenliknet med WT. Den høye mortalitetsraten i LUM -/- mus startet allerede fra dag 2 etter AB og fortsatte frem til 14 dager etter operasjon hvor hele 65 % av LUM -/- musene var døde, sammenliknet med 35 % av WT-kontrollene. Mortalitetsraten stabiliserte seg deretter i begge genotypene, og forble stabil fra 2-12 uker etter operasjon. Fra 1 og opp til 10 uker etter AB viste LUM -/- økt dilatasjon av venstre ventrikkel. Samtidig, UM -/- viste tynnere hjertevegger (RWT %), sammenliknet med WT 1-10 uker etter AB. Dette var i samsvar med redusert kardiomyocytt-tversnittsareal (CSA) i LUM -/- 12 uker etter AB, vist med Wheat Germ Agglutinin (WGA) farging av midt-ventrikulære vevssnitt. Den forverrede hjerteomformingen i LUM -/- var tydelig fra økt hjerte- og lungevekt in LUM -/- 12 uker eter AB. Dette støttes også av redusert kontraksjonsevne (FS %) 4-12 uker etter AB. Videre kunne vi, ved hjelp av Picrosirius rød farging av vevssnitt, se redusert kollagen-kryssbinding i LUM -/- mus 12 uker etter AB, sammenliknet med WT-kontroller. Vi så også en tendens til redusert mengde av kollagener i LUM -/- musene. Dette støttes også av reduserte genuttrykk av fibrosemarkøren α-SMA, sammen med en tendens til redusert genuttrykk av Col3a1 og Col1a2. Totalt sett tyder dette på redusert fibrose i de opererte musene som mangler lumican. RNA-sekvensering av venstre ventrikkel fra LUM -/- og WT mus 2 uker etter AB viste endret uttrykk av signaturgener assosiert med hjertesviktprogresjon. In vitro overekspresjon av lumican i neonatale kardielle fibroblaster og kardiomyocytter endret molekyler viktige for fibrose (f.eks. LOX, Col3a1 and Col1a2) og hypertrofi (f.eks. ANP, BNP and ACTA1). Sammen indikerer disse dataene at lumican spiller en rolle ved hjertes ombygging ved trykkoverbelastning. Vi er nærme til a publisere en artikkel. En annen artikkel er ferdig manuscript.

Proteoglykan lumican sin rolle i myokardiell remodellering ved trykkoverbelastning av venstre ventrikkel.Lumican har en viktig rolle under utvikling og remodellering av hjerte som følge av overbelastning etter AB med forverret dilatasjon og kontraktil dysfunksjon som den viktigste fenotypen. Våre resultater indikerer at lumican er en profibrotisk mediator, regulerer hjertefibroblastfenotype og ECM-produksjon, og påvirker dermed hjertesviktprogresjon.Omtrent 10 % av dødsfallene i vestlige land er forårsaket av hjertesvikt, og forekomsten er forventet å øke med 50 % innen 2030. Forhøyet blodtrykk i venstre ventrikkel, som sees hos pasienter med aorta stenose og hypertensjon, fører til forandringer i hjertets struktur som er viktig ved progresjon til hjertesvikt. Dette omfatter fibrose, hypertrofi av kardiomyocytter og betennelse. Forandringer i hjertets struktur innebærer kvantitative og kvalitative endringer i ekstracellulær matriks (ECM). Lumican er et lite leucin-rikt proteoglykan lokalisert i ECM som binder strukturelle proteiner og påvirker således vevsstyrke. Det er også involvert i kollagen fibrillogenese, og påvirker dermed ECM struktur. Lumican er involvert i cardiomyocytt vekst ved å regulere pericellulær-ECM, noe som indikerer at lumican kan koordinere kollagenoppbygging i hjertet. Lumican er økt både ved klinisk og eksperimentell lungefibrose. I tråd med dette har en lumican knock-out mus (LUM -/-) vist seg å være beskyttet mot lever-fibrose når den utsettes for leverskade. Men det er ukjent hvilken rolle lumican har ved hjertesvikt. For å undersøke lumicans rolle i omstrukturering av hjertet ved hjertesvikt, ble trykk-overbelastning indusert i venstre ventrikkel ved aorta banding (AB) i lumican knock-out (med 100 % lumican mangel) og sammenliknet med villtype (WT) mus. I tillegg undersøker vi nå også lumicans rolle i omstrukturering av hjertet ved redusert lumican nivå ved bruk av lumican heterozygote mus (med 50% lumican mangel). Foreløpige resultater: Preliminære upubliserte data viser at LUM -/- mus har økt mortalitet etter AB, sammenliknet med WT. Den høye mortalitetsraten i LUM -/- mus startet allerede fra dag 2 etter AB og fortsatte frem til 14 dager etter operasjon hvor hele 65 % av LUM -/- musene var døde, sammenliknet med 35 % av WT-kontrollene. Mortalitetsraten stabiliserte seg deretter i begge genotypene, og forble stabil fra 2-12 uker etter operasjon. Fra 1 og opp til 10 uker etter AB viste LUM -/- økt dilatasjon av venstre ventrikkel. Samtidig, UM -/- viste tynnere hjertevegger (RWT %), sammenliknet med WT 1-10 uker etter AB. Dette var i samsvar med redusert kardiomyocytt-tversnittsareal (CSA) i LUM -/- 12 uker etter AB, vist med Wheat Germ Agglutinin (WGA) farging av midt-ventrikulære vevssnitt. Den forverrede hjerteomformingen i LUM -/- var tydelig fra økt hjerte- og lungevekt in LUM -/- 12 uker eter AB. Dette støttes også av redusert kontraksjonsevne (FS %) 4-12 uker etter AB. Videre kunne vi, ved hjelp av Picrosirius rød farging av vevssnitt, se redusert kollagen-kryssbinding i LUM -/- mus 12 uker etter AB, sammenliknet med WT-kontroller. Vi så også en tendens til redusert mengde av kollagener i LUM -/- musene. Dette støttes også av reduserte genuttrykk av fibrosemarkøren α-SMA, sammen med en tendens til redusert genuttrykk av Col3a1 og Col1a2. Totalt sett tyder dette på redusert fibrose i de opererte musene som mangler lumican. RNA-sekvensering av venstre ventrikkel fra LUM -/- og WT mus 2 uker etter AB viste endret uttrykk av signaturgener assosiert med hjertesviktprogresjon. In vitro overekspresjon av lumican i neonatale kardielle fibroblaster og kardiomyocytter endret molekyler viktige for fibrose (f.eks. LOX, Col3a1 and Col1a2) og hypertrofi (f.eks. ANP, BNP and ACTA1). Sammen indikerer disse dataene at lumican spiller en rolle ved hjertes ombygging ved trykkoverbelastning.

Lumican sin rolle i hjertets ombygging ved trykkoverbelastning.Lumican er et ekstracellulært matriks (ECM) proteoglykan som er viktig for forandring av strukturelle proteiner som kollagen i ECM. Vi har i en tidligere studie vist at lumican er økt både ved klinisk og eksperimentell hjertesvikt og at økningen induseres av mekanisk stress og pro-inflammatoriske stimuli in vitro.Omtrent 10 % av dødsfallene i vestlige land er forårsaket av hjertesvikt, og forekomsten er forventet å øke med 50 % innen 2030. Forhøyet blodtrykk i venstre ventrikkel, som sees hos pasienter med aorta stenose og hypertensjon, fører til forandringer i hjertets struktur som er viktig ved progresjon til hjertesvikt. Dette omfatter fibrose, hypertrofi av kardiomyocytter og betennelse. Forandringer i hjertets struktur innebærer kvantitative og kvalitative endringer i ekstracellulær matriks (ECM). Lumican er et lite leucin-rikt proteoglykan lokalisert i ECM som binder strukturelle proteiner og påvirker således vevsstyrke. Det er også involvert i kollagen fibrillogenese, og påvirker dermed ECM struktur. Lumican er involvert i cardiomyocytt vekst ved å regulere pericellulær-ECM, noe som indikerer at lumican kan koordinere kollagenoppbygging i hjertet. Lumican er økt både ved klinisk og eksperimentell lungefibrose. I tråd med dette har en lumican knock-out mus (LUM -/-) vist seg å være beskyttet mot lever-fibrose når den utsettes for leverskade. Men det er ukjent hvilken rolle lumican har ved hjertesvikt. For å undersøke lumicans rolle i omstrukturering av hjertet ved hjertesvikt, ble trykk-overbelastning indusert i venstre ventrikkel ved aorta banding (AB) i lumican knock-out (med 100% lumican mangel) og sammenliknet med villtype (WT) mus. I tillegg undersøker vi nå også lumicans rolle i omstrukturering av hjertet ved redusert lumican nivå ved bruk av lumican heterozygote mus (med 50% lumican mangel). Mål: Forstå den mekanistiske rollen lumican spiller ved remodellering av hjertet som respons på trykkoverbelastning. Gjennom dette, ønsker man å finne ut om lumican kan være et mulig patofysiologisk mål for behandling av pasienter med aorta stenose og hjertesvikt. Metode: Muse modell: Genmodifiserte mus med 100% lumican mangel (lumican knock-out) og mus med 50% lumican mangel (lumican heterozygote) gjennomgår banding operasjon av aorta ascendens for å indusere trykkoverbelastning av venstre ventrikkel. Musene avlives etter 2 og 6 uker for å gjøre videre analyser med RT-PCR, Western blot, histologi og RNA sekvensering. Hjertefunksjon: Musene følges med ekkokardiografi og Magnetisk resonanstomografi før operasjon og flere uker etter for å måle dimensjoner og funksjon. HEK293 transfeksjon: For å overuttrykke lumican i celle kultur transfekterer vi HEK293 cellelinjer med et plasmid som utrykker lumican. Cellestudier: For å studere mekanismene rundt våre funn nærmere, vil vi bruke primære neonatale kardielle fibroblaster og kardiomyocytter og gjøre forsøk in vitro. Humane biopsier: For å supplere den kliniske relevansen av våre eksperimentelle funn vil vi bruke hjertebiopsier fra pasienter med aorta stenose. Foreløpige resultater: Fra 1 og opp til 6 uker etter indusert tykk-overbelastning viste LUM -/- mus økt dilatasjon av venstre ventrikkel og hypertrofi med redusert venstre ventrikkel og septum veggtykkelse (eksentrisk hypertrofi) sammenlignet med WT mus. RNA-sekvensering av venstre ventrikkel fra LUM -/- og WT mus 2 uker etter AB viste endret uttrykk av signaturgener assosiert med hjertesviktprogresjon. In vitro overekspresjon av lumican i neonatale kardielle fibroblaster og kardiomyocytter endret molekyler viktige for fibrose (f.eks. LOX, Col3a1 and Col1a2) og hypertrofi (f.eks. ANP, BNP and ACTA1). Sammen indikerer disse dataene at lumican spiller en rolle ved hjertes ombygging ved trykkoverbelastning.

Lumican sin rolle ved trykkoverbelastning.Lumican er et ekstracellulær matriks (ECM) proteoglykan som er viktig for forankring av strukturelle proteiner som kollagen i ECM. Vi har i en tidligere studie vist at lumican er økt både ved klinisk og eksperimentell hjertesvikt og at økningen induseres av mekanisk stress og pro-inflammatoriske stimuli in vitro.Omtrent 10 % av dødsfallene i utviklede land er forårsaket av hjertesvikt, og forekomsten er forventet å øke med 50 % innen 2030. Overbelastet blodtrykk i venstre ventrikkel, som sett hos pasienter med aorta stenose og hypertensjon, fører til forandringer i hjertets struktur som er en viktig begivenhet i progresjon til hjertesvikt. Dette omfatter fibrose, hypertrofi av kardiomyocytter og betennelser. Forandringer i hjertets struktur innebærer kvantitative og kvalitative endringer i ekstracellulær matriks (ECM). Lumican er et lite leucin-rikt proteoglycan lokalisert i ECM som binder strukturelle proteiner og påvirker således vevstyrke. Det er også involvert i biologiske prosesser, slik som celleproliferasjon, adhesjon og migrasjon gjennom interaksjoner med cellemembran-proteiner. Lumican styrer cardiomyocyt vekst ved å regulere pericellulær-ECM, noe som indikerer at lumican kan koordinere kollagenoppbygging i hjertet. Lumican er økt både ved klinisk og eksperimentell lungefibrose. I tråd med dette har en lumican knock-out mus (LUM -/-) har vist seg å være beskyttet mot hepatisk fibrose når den utsettes for leverskade. Men det er ukjent hvilken roll lumican har i hjertesvikt. For å undersøke lumicans rolle i omstrukturering av hjertet ved hjertesvikt, ble trykk-overbelastning indusert i venstre ventrikkel ved aorta banding (AB) i lumican knock-out (LUM -/-) og villtype (WT) mus. Mål: Forstå den mekanistiske rollen lumican spiller ved modellering av hjertet under utviklingen av hjertesvikt, som respons på trykkoverbelastning. Gjennom dette, ønsker man å finne ut om lumican kan være et mulig patofysiologisk mål for behandling av pasienter med aorta stenose og hjertesvikt. Metode: Muse modell: Genmodifiserte mus som mangler lumican gjennomgår banding operasjon av aorta ascendens for å indusere trykkoverbelastning av venstre ventrikkel. Musene avlives etter 2 uker, for å gjøre videre analyser med RT-PCR, Western blot og RNA sekvensering. Hjertefunksjon: Musene følges med ekkokardiografi før operasjon og 1 og 2 uker etter, for å måle dimensjoner og funksjon. HEK293 transfeksjon: For å overuttrykke lumican i celle kultur, transfekterer vi HEK293 cellelinjer med et plasmid som utrykker lumican. Cellestudier: For å studere mekanismene rundt våre funn nærmere, vil vi bruke primære neonatale kardielle fibroblaster og kardiomyocytter og gjøre forsøk in vitro. Humane biopsier: For å supplere den kliniske relevansen av våre eksperimentelle funn vil vi bruke hjertebiopsier fra pasienter med aorta stenose. Foreløpige resultater: To uker etter indusert tykk-overbelastning viste LUM -/- mus økt venstre ventrikkel dilatasjon, redusert konsentrisk hypertrofi og redusert fibrose sammenlignet med WT mus. RNA-sekvensering av venstre ventrikkel fra LUM -/- og WT mus 2 uker etter AB viste endret uttrykk av signaturgener assosiert med hjertesviktprogresjon og hjertefibrose i LUM -/- -AB mus. For å forstå de molekylære mekanismene bak lumicans funksjonen i hjertet, planlegger vi å stimulere neonatal hjertemuskelceller og fibroblaster fra rotter med kultur medium bestående av lumican. Disse dataene vil bli presentert i den første artikkelen av dette prosjektet, innsendt innen sommeren 2016.

The role of lumican in cardiac pressure overloadLumican er et ekstracellulær matriks (ECM) proteoglykan som er viktig for forankring av strukturelle proteiner som kollagen i ECM. Vi har i en tidligere studie vist at lumican er økt både ved klinisk og eksperimentell hjertesvikt og at økningen induseres av mekanisk stress og pro-inflammatoriske stimuli in vitro.Hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (HFPEF) sees hos 50 % av hjertesvikt pasientene, ofte hos pasienten med økt trykkoverbelastning. HFPEF pasienter har like stor morbiditet og mortalitet som andre hjertesvikt pasienter, men det finnes foreløpig ingen effektiv medisinsk behandling for disse. HFPEF pasientene har en diastolisk dysfunksjon, som kan skyldes forandringer både i ekstracellulær matrix (ECM) og kardiomyocyttene som resultat av fibrose eller inflammasjon. Lumican er et ECM proteoglykan som er viktig for forankring av strukturelle proteiner som kollagen i ECM. Det er også kjent at lumican er økt ved flere inflammasjonsliknendne tilstander. Vi har tidligere vist at lumican er økt både ved klinisk og eksperimentell hjertesvikt. Vår hypotese er at mangel på lumican ved trykkoverbelastning vil forbedre den diastoliske funksjonen i hjertet på grunn av svekket aktivering og omdanning av fibroblaster og mindre inflammasjon. Mål: Forstå den mekanistiske rollen lumican spiller ved modellering av hjertet under utviklingen av hjertesvikt, som respons på trykkoverbelastning. Gjennom dette ønsker man å finne ut om lumican kan være et mulig patofysiologisk mål for behandling av pasienter med HFPEF. Metode: Muse modell: Genmodifiserte mus som mangler lumican gjennomgår banding operasjon av aorta ascendens for å indusere trykkoverbelastning av venstre ventrikkel. Musene avlives etter 2 uker, for å gjøre videre analyser med RT-PCR, Western blot og RNA sekvensering. Hjertefunksjon: Musene følges med ekkokardiografi før operasjon og 1 og 2 uker etter, for å måle dimensjoner og funksjon. Vi planlegger også å bruke MRI, som kan vurdere diastolisk funksjon og stivhet i hjertet bedre enn ekkokardiografi. Cellestudier: For å studere mekanismene rundt våre funn nærmere, vil vi bruke primære neonatale kardielle fibroblaster og kardiomyocytter og gjøre forsøk in vitro. Humane biopsier: For å supplere den kliniske relevansen av våre eksperimentelle funn vil vi bruke hjertebiopsier fra pasienter med aorta stenose og HFPEF. Foreløpige resultater: Vi får en signifikant fenotype med dilatasjon av venstre ventrikkel hos lumican KO mus 2 uker etter banding. Det er redusert fibrose hos lumican KO mus som respons på trykkoverbelastning. Redusert fibrose kan være relatert til svekket fibroblast aktivering. Man ser en tendens til økt hjertevekt og økning i hjertesvikt markører (BNP) hos lumican KO mus som kan indikere hjertesvikt utvikling. Vi er nå igang med å gjøre celleforsøk for å undersøke hvilke effekter lumican har på fibroblaster og kardiomyocytter.