Μελέτη μηχανισμών καρδιοπροστασίας μέσω ιστοειδικής υπερέκφρασης της πρωτεΐνης αB-Crystallin σε ποντίκια - μοντέλα καρδιακής ανεπάρκειας

Abstract

The link between the cytoplasmic desmin intermediate filaments and those of nuclear lamins serves as a major integrator point for the intracellular communication between the nucleus and the cytoplasm in cardiac muscle. We investigated the involvement of desmin in the cardiomyopathy caused by the lamin A/C gene mutation using the LmnaH222P/H222P mouse model of the disease. We demonstrate that in these mouse hearts desmin loses its normal Z disk and intercalated disc localization and presents aggregate formation along with mislocalization of basic intercalated disc protein components, as well as severe structural abnormalities of the intercalated discs and mitochondria. To address the extent by which the observed desmin network defects contribute to the progression of LmnaH222P/H222P cardiomyopathy, we investigated the consequences of desmin-targeted approaches for the disease treatment. We showed that cardiac-specific overexpression of the small heat shock protein αΒ-Crystallin confers cardioprotection in LmnaH222P/H222P mice by ameliorating desmin network defects and by attenuating the desmin-dependent mislocalization of basic intercalated disc protein components. In addition, αΒ-Crystallin overexpression rescues the intercalated discs, mitochondrial and nuclear defects of LmnaH222P/H222P hearts, as well as the abnormal activation of ERK1/2. Consistent with that, by generating the LmnaH222P/H222PDes+/- mice, we showed that the genetically decreased endogenous desmin levels have cardioprotective effects in LmnaH222P/H222P hearts since less desmin is available to form dysfunctional aggregates. In conclusion, our results demonstrate that desmin network disruption, disorganization of intercalated discs and mitochondrial defects are a major mechanism contributing to the progression of this LMNA cardiomyopathy and can be ameliorated by αΒ-Crystallin overexpression.

Η λειτουργική αλληλεπίδραση μεταξύ του κυτταροπλασματικού δικτύου των ενδιάμεσων ινιδίων της δεσμίνης και των πυρηνικών λαμινών λειτουργεί ως ένα πολύ σημαντικό σημείο ολοκλήρωσης της ενδοκυτταρικής επικοινωνίας μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος στον καρδιακό μυ. Μελετήσαμε τη συμμετοχή της δεσμίνης στη μυοκαρδιοπάθεια που προκαλείται από μετάλλαξη του γονιδίου της λαμίνης A/C χρησιμοποιώντας το LmnaH222P/H222P μυϊκό πρότυπο της ασθένειας. Δείχνουμε ότι στις καρδιές αυτών των ζώων, η δεσμίνη χάνει τον φυσιολογικό εντοπισμό της στους Ζ δίσκους και στους εμβόλιμους δίσκους εμφανίζοντας συσσωματώματα και μη φυσιολογικό εντοπισμό βασικών πρωτεïνικών συστατικών των εμβόλιμων δίσκων. Παρατηρούμε επίσης σημαντικές δομικές ανωμαλίες των εμβόλιμων δίσκων και των μιτοχονδρίων. Προκειμένου να μελετήσουμε σε ποιο βαθμό επηρεάζουν την εξέλιξη της LmnaH222P/H222P μυοκαρδιοπάθειας οι εν λόγω διαταραχές του δικτύου της δεσμίνης, ερευνήσαμε τις συνέπειες προσεγγίσεων που στοχεύουν τη δεσμίνη για την θεραπεία της νόσου. Αποδεικνύουμε ότι η καρδιο-ειδική υπερέκφραση της μικρής πρωτεΐνης θερμικού σοκ αB-κρυσταλλίνης προσδίδει καρδιοπροστασία στο LmnaH222P/H222P μυϊκό μοντέλο βελτιώνοντας τις διαταραχές του δικτύου της δεσμίνης και μειώνοντας τον συσχετιζόμενο με τη δεσμίνη μη φυσιολογικό εντοπισμό βασικών πρωτεïνικών συστατικών των εμβόλιμων δίσκων. Επιπρόσθετα, η υπερέκφραση της αB-κρυσταλλίνης διορθώνει τις ανωμαλίες των εμβόλιμων δίσκων, των μιτοχονδρίων αλλά και του πυρήνα των LmnaH222P/H222P μυοκαρδιοκυττάρων όπως επίσης και τη μη φυσιολογική ενεργοποίηση της ERK1/2. Σε συμφωνία με τα παραπάνω, μέσω της δημιουργίας του μυϊκού προτύπου LmnaH222P/H222PDes+/-, δείχνουμε ότι η μείωση των ενδογενών επιπέδων της δεσμίνης μέσω γενετικής τροποποίησης λειτουργεί καρδιοπροστατευτικά στα LmnaH222P/H222P ζώα καθώς είναι λιγότερη η διαθέσιμη ποσότητα της δεσμίνης που θα μπορούσε να δημιουργεί δυσλειτουργικά συσσωματώματα. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι η διαταραχή του δικτύου της δεσμίνης, η αποδιοργάνωση των εμβόλιμων δίσκων και οι μιτοχονδριακές ανωμαλίες αποτελούν έναν βασικό μηχανισμό για την εξέλιξη της LMNA μυοκαρδιοπάθειας και μπορεί να βελτιώνεται μέσω της υπερέκφρασης της αB-κρυσταλλίνης.