Charakterisierung von microRNA-Profilen im Myokard von Neugeborenen und Kindern mit angeborenen Herzfehlern vor und nach Herz-Lungen-Maschine

Abstract

Bei Neugeborenen und Kindern, die aufgrund ihres angeborenen Herzfehlers einer kardiochirurgischen Operation unter Einsatz der Herz-Lungen-Maschine bedürfen, birgt der operative Eingriff das Risiko einer erhöhten Mortalität aufgrund eines Myo-kardversagens. Die zugrunde liegenden Pathomechanismen sind bisher weitestge-hend unbekannt. Die erheblichen physiologischen Veränderungen unter Einsatz der Herz-Lungen-Maschine bewirken jedoch eine signifikante Änderung vieler molekula-rer Prozesse im Myokard. MicroRNAs können Veränderungen in diesen molekular-genetischen Prozessen unmittelbar anzeigen. Neueste Studien schreiben microR-NAs eine zunehmende Bedeutung bei der Entstehung kongenitaler und erworbener kardiovaskulärer Erkrankungen zu. Darüber hinaus sind diese nicht kodierenden Sequenzen auch an der myokardialen Adaptation und dem Remodeling beteiligt. Inwieweit die Expression von microRNAs im Myokard von Neugeborenen und Kin-dern mit angeborenen Herzfehlern im Zusammenhang mit diesen Prozessen steht, ist jedoch unbekannt. Daher ist das Ziel dieser Studie, die microRNA-Expression im Myokard von Neugeborenen und Kindern vor und nach kardiochirurgischen Eingrif-fen unter Einsatz der Herz-Lungen-Maschine zu charakterisieren und zu verglei-chen. Diese Studie wird an insgesamt 14 Neugeborenen und Kindern mit angeborenen Herzfehlern am Universitätsklinikum des Saarlandes durchgeführt. Hierzu wird von jedem Studienteilnehmer eine Myokardprobe aus dem rechten Vorhof jeweils vor Anschluss und nach Dekonnektion der Herz-Lungen-Maschine entnommen, aus denen die microRNA-Expression mittels Microarray und RT-qPCR analysiert wird. Außerdem wird eine Signalweg Analyse durchgeführt, um Signalwege und Zielgene der verändert exprimierten microRNAs zu identifizieren. Die Auswertung mittels Microarray ergibt 90 microRNAs im Myokard, die nach Ein-satz der Herz-Lungen-Maschine verändert exprimiert werden. Von diesen 90 microRNAs werden nach Einsatz der Herz-Lungen-Maschine 29 microRNAs ver-mehrt und 61 microRNAs vermindert exprimiert. Diese Ergebnisse können für sie-ben microRNAs (miR-210, miR-423, miR-143, miR-564, miR-770, miR-874, miR-93) mittels RT-qPCR bestätigt werden. Die von uns identifizierten Signalwege werden u.a. mit dem kardiovaskulären System sowie der Differenzierung und Proliferation von Kardiomyozyten assoziiert. Die Ergebnisse unserer Studie stützen also die Vermutung, dass microRNAs, neben den bereits bekannten kardiovaskulären Pathologien, auch Veränderungen auf mo-lekulargenetischer Ebene in Form von Hoch- oder Herunterregulierung anzeigen. Aufgrund der jedoch nur geringen Teilnehmerzahl und der heterogenen Patienten-population sind weitere Studien notwendig, um genauere Aussagen über Auswir-kungen der microRNA-Expressionsänderung im Myokard nach Herz-Lungen-Maschine treffen zu können.

Differential expression of microRNAs following cardiopulmonary by-pass in children with congenital heart diseases “Children with congenital heart defects (CHDs) are at high risk for myocardial failure after operative procedures with cardiopulmonary bypass (CPB). Recent studies suggest that microRNAs (miRNA) are involved in the development of CHDs and myocardial failure. Therefore, the aim of this study was to determine alterations in the miRNA profile in heart tissue after cardiac surgery using CPB. In total, 14 tissue samples from right atrium were collected from patients before and after connection of the CPB. SurePrint™ 8 × 60K Human v21 miRNA array and quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-qPCR) were employed to determine the miRNA expression profile from three patients before and after connection of the CPB. Enrichment analyses of altered miRNA expression were predicted using bioin-formatic tools. According to miRNA array, a total of 90 miRNAs were significantly altered including 29 miRNAs with increased and 61 miRNAs with decreased expres-sion after de-connection of CPB (n = 3) compared to before CPB (n = 3). Seven miRNAs had been validated using RT-qPCR in an independent cohort of 11 pa-tients. Enrichment analyses applying the KEGG database displayed the highest cor-relation for signaling pathways, cellular community, cardiovascular disease and cir-culatory system. Our result identified the overall changes of the miRNome in right atrium tissue of patients with CHDs after CPB. The differentially altered miRNAs lay a good founda-tion for further understanding of the molecular function of changed miRNAs in regu-lating CHDs and after CPB in particular.” 1