Detailansicht
Potential cooperativity between BET inhibition and Nrf2 activation in activated vascular smooth muscle cells
Nisa Kellerlioglu
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Diplomstudium Pharmazie
Betreuer*in
Elke Heiß
DOI
10.25365/thesis.57729
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10773.11817.222152-8
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Ursache vieler kardiovaskulärer Erkrankungen - die häufigste Todesursache in Industriestaaten - ist in den meisten Fällen die Atheriosklerose. In lebensgefährlichen Situationen sind chirurgische Eingriffe wie Bypass oder Gefäßstützen (stent), die jedoch aufgrund der Restenose unzureichend sind bzw. keine dauerhafte Abhilfe bringen, unumgänglich. Restenose ist bedingt von der Proliferation und Migration von glatten Gefäßmuskelzellen von der Tunica media in die Tunica intima und resultiert in einer Verengung des Gefäßlumens. Daher ist die Inhibierung der Proliferation von glatten Gefäßmuskelzellen durch den Einsatz antimitogener Substanzen und beschichteten stents ein wichtiger Ansatz in der Therapie der durch chirurgischen Einsatz verursachten Restenose.
Sulforaphan, ein chemopräventives Isothiocyanat aus Brassica species, zeigt einen antiproliferativen Effekt in glatten Gefäßmuskelzellen. Als ein Aktivator des Nrf2-Signalweges spielt es eine bedeutende Rolle beim Schutz der Zellen vor beispielsweise oxidativen Stress, Entzündungen, Xenobiotika und Stoffwechselentgleisungen.
Eine weitere für glatte Gefäßmuskelzellen anti-proliferativ wirkende Substanz ist JQ1, ein BET - Protein Inhibitor. BET – Proteine sind in der Lage den Acetylierungscode von Histonen zu „lesen“ und können dadurch die Genexpression beeinflussen. Da BET – Proteine zu einer Herabregulierung des Nrf2 – Signalweges führen und ebenso die Proliferation von glatten Gefäßmuskelzellen inhibieren, könnte die Kombination von Sulforaphan als Nrf2 – Aktivator und JQ1 als BET - Protein Inhibitor zu einem verstärkten inhibitorischen, anti-proliferativen Effekt in glatten Gefäßmuskelzellen führen. Daher ist das Ziel dieser Diplomarbeit den Effekt von SFN zusammen mit JQ1 in glatten Gefäßmuskelzellen zu untersuchen.
Zuerst wurden die halb maximalen inhibitorischen Konzentrationen (IC50) für Sulforaphan und JQ1 in Serum und PDGF stimulierten Zellen mithilfe des Kristallviolett-assays bestimmt. Der IC50 Wert von Sulforaphan lag bei 5.05 µM in Serum- und bei 1.39 µM in PDGF stimulierten Zellen. Für JQ1 betrugen die IC50 Werte 889 nM in Serum- und 102 nM in PDGF stimulierten Zellen.
Anschließend konnte gezeigt werden, dass die Kombination beider Substanzen nicht zu einem synergistischen, anti-proliferativen Effekt in glatten Gefäßmuskelzellen geführt hat, sondern zu einem antagonistischen Effekt. Der kombinatorische Index (CI) steigt mit erhöhter Konzentration von JQ1 sowohl in Serum- als auch in PDGF stimulierten Zellen.
Des Weiteren zeigten Zellzyklusanalysen mit dem Durchflusszytometer für beide Substanzen einen G1 Zellzyklus-arrest.
Zuletzt wurden Zielgen- Proteine des Nrf2 Signalweges - wie HO-1 und GCLC- mit der Western blot - Methode quantifiziert. Weiters wurden die Konzentrationen von BRD4 und dem PDGF-Rezeptor betrachtet, welche in aktivierten glatten Gefäßmuskelzellen erhöhte Konzentrationen aufweisen sollten. Die Ergebnisse zeigten allerdings einen additiven bis synergistischen Effekt der beiden Substanzen bei der Hochregulierung der Nrf2- Zielproteine. Die BRD4 und PDGF-Rezeptor Konzentrationen blieben nahezu unverändert. Weitere Untersuchungen sind daher erforderlich, um die molekulare Ursache des Antagonismus von SFN und JQ1 bezüglich der Proliferationshemmung von glatten Gefäßmuskelzellen näher zu verstehen.
Abstract
(Englisch)
Cardiovascular diseases, the leading cause of death in the developed world, are mainly caused by atherosclerosis. In life-threatening cases surgical interventions, such as bypass or stents, are unavoidable, although their shortcomings are recognized due to the possible ensuing restenosis. Restenosis is associated with the proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMC) and the migration into the tunica intima, which then again causes a decrease of arterial lumen space. Hence, inhibiting VSMC proliferation e.g. by coating stents with antimitogenic compounds could sustain the benefit of surgical interventions.
Sulforaphane, a naturally occuring isothiocyanate, is one of the compounds that shows an anti-proliferative effect on primary VSMCs. It is known for activating the Nrf2 pathway, which plays a pivotal role in the protection of cells against e.g. oxidative stress, inflammation, xenobiotics or metabolic imbalance.
Another compound reported to be anti-proliferative for VSMCs is JQ1, a BET-protein inhibitor. BET-proteins are able to 'read' the acetylation code of histones, thereby controlling gene expression. Since BET-protein inhibitors positively influence Nrf2 signaling and also lead to VSMC proliferation inhibition, the combination of Sulforaphane as an Nrf2 activator and JQ1 as a BET-protein inhibitor could lead to a stronger inhibitory effect on VSMC proliferation. The aim of this diploma thesis is therefore to investigate the effect of the single and combinatorial treatment of SFN and JQ1 on VSMC proliferation.
Initially, the half maximal inhibitory concentrations (IC50) for Sulforaphane and JQ1 in serum und PDGF stimulated VSMC were determined with the crystal violet assay. The IC50 of SFN is 5.05 µM for serum stimulated and 1.39 µM for PDGF stimulated cells. The IC50 of JQ1 lies at 889 nM for serum stimulated and 102 nM for PDGF stimulated cells.
Furthermore, the combination of Sulforaphane and JQ1 did not lead to a synergistic anti-proliferative effect in VSMCs, but rather to an antagonistic effect. The combinatorial indexes increased with higher concentrations of JQ1 both in serum and PDGF stimulated cells.
Apart from that, the cell cycle distribution upon SFN and JQ1 treatment was investigated with flow cytometry and showed a G1 cell cycle arrest for both compounds.
By using the western blotting technique, target proteins of the NRF2 pathway, such as HO-1 and GCLC, as well as BRD4 and PDGF-R levels, which are reported to be up-regulated in activated VSMC, were quantified. The results showed a rather additive or synergistic effect of SFN and JQ1 in up-regulation of Nrf2 target genes. BRD4 and PDGFR levels were not altered much by either compound or their combination. Thus, further investigations are required to understand the molecular mechanism behind the antagonistic effect of SFN and JQ1 with regards to the inhibition of VSMC proliferation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Nrf2 Sulforaphane JQ1 BET-proteins proliferation atherosclerosis restenosis vascular smooth muscle cells BRD4
Schlagwörter
(Deutsch)
Nrf2 Sulforaphan JQ1 BET-Proteine Proliferation Atherosclerose Restenose glatte Gefäßmuskelzellen BRD4
Autor*innen
Nisa Kellerlioglu
Haupttitel (Englisch)
Potential cooperativity between BET inhibition and Nrf2 activation in activated vascular smooth muscle cells
Paralleltitel (Deutsch)
Potenzielle Kooperativität zwischen BET-Inhibierung und Nrf2-Aktivierung in aktivierten glatten Gefäßmuskelzellen
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
85 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Elke Heiß
AC Nummer
AC15413537
Utheses ID
50980
Studienkennzahl
UA | 449 | | |