Lumicans rolle i hjertesviktutvikling - studier av LUM-Tg mus
Hjertesvikt er en betydelig årsak til sykdom og død. I Norge har vi 100 000-200 000 pasienter. Fibrose (arrvevsdannelse) er en av de sentrale responsene til hjertet ved hjertesviktutvikling, både som følge av trykkoverbelastning (høyt blodtrykk) eller arvelig hjertesvikt (hypertrof kardiomyopati (HCM)). HCM forårsakes av genetiske heterozygote mutasjoner i kontraktile proteiner som myosin tungkjede
(MHC) og finnes hos 1:500. HCM er den vanligste årsaken til plutselig hjertedød blant unge mennesker, inkludert idrettsutøvere.
Formålet med forsøket er å undersøke betydningen av ekstracellulær matriks (ECM)-proteinet lumican i hjertesviktutvikling og fibrosedannelse. Slik forskning bidrar til en bedre forståelse av de underliggende årsakene til hjertesvikt og fibrose, noe som er nødvendig for å kunne utvikle nye terapiformer. Slike forsøk har dermed stor vitenskapelig og samfunnsnyttig verdi.
Lumican er et ECM-lokalisert proteoglykan som regulerer organiseringen av kollagenfibre og er assosiert med inflammasjon. Vi har funnet at lumican er oppregulert i hjertet til pasienter og mus med hjertesvikt. Vi har også vist at hjertefibroblaster i kultur produserer lumican når de utsettes for inflammatoriske stimuli, og at høyere nivåer av lumican øker hjertefibroblastenes produksjon av kollagener og pro-fibrotiske molekyler. Vi mener derfor at lumican er et viktig molekyl ved utvikling av hjertesvikt, med pro-fibrotiske egenskaper. For å undersøke lumicans rolle i hjertet er vi avhengige av in vivo musemodeller basert på lumican knock-out mus (ref. pågående FOTS ID 11669), hvor lumican ikke uttrykkes, og lumican overuttrykksmus (LUM-Tg; denne søknad). Vi lager nå LUM-Tg mus ved den transgene kjernefasilitetet ved Universitetet i København, Danmark. Hjertesvikt induseres ved to metoder 1) trykkoverbelastning av venstre ventrikkel (aorta banding (AB); jmf. FOTS ID 16614 for metode), og 2) krysning med mus som har arvelig hjertesvikt, aMHC R403Q (jmf. FOTS ID 7466 og 14962). aMHC R403Q er en veletablert HCM modell laget i Seidman Lab, Harvard Medical School. Vi planlegger å eksperimentelt indusere trykkoverbelastning ved AB, en veletablert hjertesviktsmodell. Vi vil studere mus uten trykkoverbelastning, mus etter AB-operasjon og mus etter sham (kontroll)-operasjon. Kontrollmus vil ha skadevirkning i form av et lokalt operasjonssår. Musene som får AB vil utvikle hjertesvikt over inntil 20 uker. Undersøkelser av hjertefunksjon gjøres ved ekkokardiografi og magnetisk resonans imaging (MRI), og hjertet tas ut og analyseres ved ulike molekylærbiologiske teknikker. Metodene er veletablerte ved vårt forskningsinstitutt (IEMF) og brukes hyppig.
Totalt planlegges det bruk av 2466 antall mus i forskningsprosjektet som søkes her. Antall mus som brukes er beregnet på grunnlag av lang erfaring med tilsvarende forsøk, statistiske vurderinger, maksimal utnyttelse av hvert enkelt forsøk, og god personalopplæring. Den beste eksperimentelle etterligningen av hjertsviktutvikling hos pasienter oppnås ved bruk av in vivo dyremodeller, og kan ikke erstattes med studier av cellekulturer eller pasientbiopsier. 3R vil bli ivaretatt ved bruk av godt etablerte metoder ved vår institusjon, noe som begrenser antall dyr som brukes i forsøk. Samtidig vil dyr bli undersøkt med mange molekylære metoder og dermed vil færre dyr brukes for å oppnå mye informasjon. Bruken av cellekulturer i samme prosjekt gjør også at vi kan se på sykdomsmekanismer uten å utsette mus for smerte.
(MHC) og finnes hos 1:500. HCM er den vanligste årsaken til plutselig hjertedød blant unge mennesker, inkludert idrettsutøvere.
Formålet med forsøket er å undersøke betydningen av ekstracellulær matriks (ECM)-proteinet lumican i hjertesviktutvikling og fibrosedannelse. Slik forskning bidrar til en bedre forståelse av de underliggende årsakene til hjertesvikt og fibrose, noe som er nødvendig for å kunne utvikle nye terapiformer. Slike forsøk har dermed stor vitenskapelig og samfunnsnyttig verdi.
Lumican er et ECM-lokalisert proteoglykan som regulerer organiseringen av kollagenfibre og er assosiert med inflammasjon. Vi har funnet at lumican er oppregulert i hjertet til pasienter og mus med hjertesvikt. Vi har også vist at hjertefibroblaster i kultur produserer lumican når de utsettes for inflammatoriske stimuli, og at høyere nivåer av lumican øker hjertefibroblastenes produksjon av kollagener og pro-fibrotiske molekyler. Vi mener derfor at lumican er et viktig molekyl ved utvikling av hjertesvikt, med pro-fibrotiske egenskaper. For å undersøke lumicans rolle i hjertet er vi avhengige av in vivo musemodeller basert på lumican knock-out mus (ref. pågående FOTS ID 11669), hvor lumican ikke uttrykkes, og lumican overuttrykksmus (LUM-Tg; denne søknad). Vi lager nå LUM-Tg mus ved den transgene kjernefasilitetet ved Universitetet i København, Danmark. Hjertesvikt induseres ved to metoder 1) trykkoverbelastning av venstre ventrikkel (aorta banding (AB); jmf. FOTS ID 16614 for metode), og 2) krysning med mus som har arvelig hjertesvikt, aMHC R403Q (jmf. FOTS ID 7466 og 14962). aMHC R403Q er en veletablert HCM modell laget i Seidman Lab, Harvard Medical School. Vi planlegger å eksperimentelt indusere trykkoverbelastning ved AB, en veletablert hjertesviktsmodell. Vi vil studere mus uten trykkoverbelastning, mus etter AB-operasjon og mus etter sham (kontroll)-operasjon. Kontrollmus vil ha skadevirkning i form av et lokalt operasjonssår. Musene som får AB vil utvikle hjertesvikt over inntil 20 uker. Undersøkelser av hjertefunksjon gjøres ved ekkokardiografi og magnetisk resonans imaging (MRI), og hjertet tas ut og analyseres ved ulike molekylærbiologiske teknikker. Metodene er veletablerte ved vårt forskningsinstitutt (IEMF) og brukes hyppig.
Totalt planlegges det bruk av 2466 antall mus i forskningsprosjektet som søkes her. Antall mus som brukes er beregnet på grunnlag av lang erfaring med tilsvarende forsøk, statistiske vurderinger, maksimal utnyttelse av hvert enkelt forsøk, og god personalopplæring. Den beste eksperimentelle etterligningen av hjertsviktutvikling hos pasienter oppnås ved bruk av in vivo dyremodeller, og kan ikke erstattes med studier av cellekulturer eller pasientbiopsier. 3R vil bli ivaretatt ved bruk av godt etablerte metoder ved vår institusjon, noe som begrenser antall dyr som brukes i forsøk. Samtidig vil dyr bli undersøkt med mange molekylære metoder og dermed vil færre dyr brukes for å oppnå mye informasjon. Bruken av cellekulturer i samme prosjekt gjør også at vi kan se på sykdomsmekanismer uten å utsette mus for smerte.