Diploma thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2021

Diplomarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2021

Fibroblast growth factor 23 (FGF 23) is a bone secreted hormone, which belongs to a group of signal mediators and plays important roles in many physiological mechanisms. It acts mostly via binding to a receptor complex consisting of FGF receptors (FGFR) and the co-receptor -Klotho. Due to the fact that FGF 23 also appears to be involved in some pathological processes, it has increasingly become subject of research. In this study, I have focused on FGF 23 and its role in inflammation, more specifically in the cardiac inflammatory response and collagen deposition in ischemic heart tissue. Therefore cardiomyocytes isolated from hearts of mice that underwent an myocardial infarction surgery were used, as well as isolated fibroblasts to see if FGF 23 has an impact on collagen turnover. I hypothesized that FGF 23 is a regulator of inflammation and collagen deposition during these pathological conditions. My aim is first to investigate whether an increase in FGF 23 concentrations stimulates per se an inflammatory pathway or if it results from a Pro-inflammatory impulse, and second to clarify how collagen turnover take place in myofibroblasts after myocardial infarction. In this experiment I used tree-months old male wild-type (WT) mice, as a control group, as well as FV-, KV- and VDR knockout mice, which were housed under 12 hours light/dark cycles at a temperature of 24 degrees and were fed with rescue diet. In order to answer the research questions, the concentrations of inflammatory markers (IL-10, Il-6), collagen activators (MMP9, ADAM 10) and collagen type 1 and type 3 were compared in different heart tissue (ischemic versus non-ischemic), as well as in vehicle treated and recombined FGF treated cardiac fibroblasts. To analyse the results, a multifactorial, a single-factorial ANOVA and t-tests were carried out and results with a p-value of 0,05% were considered significant. The results suggest that FGF 23 increases fibroblast proliferation, which has a vast impact in remodelling after myocardial infarction in the ischemic tissue. In summary, it can be said that, FGF 23 increases a pro-inflammatory response and regulates collagen in the absence of a pro-inflammatory stimulus and secondly, after the activation of a proinflammatory pathway, specifically a myocardial infarction in this context, FGF 23 seems to stimulate collagen type 1 activity. This study shows an coherent overview of the molecular changes in various tissue models after myocardial infarction and is intended to provide an incentive for further research.

Fibroblast growth factor 23 (FGF23) ist ein Hormon aus der Gruppe der Signalmediatoren, welches aus Knochen sezerniert wird und in vielen physiologischen Abläufen eine wichtige Rolle spielt. Seine Wirkung entfaltet es hauptsächlich über einen Rezeptor-Komplex, bestehend aus FGF Rezeptoren und dem Co-Rezeptor -Klotho. Aufgrund der Tatsache, dass FGF 23 neben sein physiologischen Effekten auch in einer Reihe von pathologischen Prozessen beteiligt zu seien scheint, ist es in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Forschung gerückt. Da FGF 23 unter pathologischen Bedingungen im Herzen produziert wird, wurde der Schwerpunkt dieser Arbeit auf die Rolle von FGF 23 in der Entzündungsreaktion am Herzen, sowie der von FGF 23 verursachten Ablagerung an Kollagen im kardialen Gewebe unter ischämischen Umständen, gelegt. Um ischämische Bedingungen zu simulieren, wurden Kardiomyozyten aus Herzen von genetisch variierenden Mäusen (Kontrollgruppe, FGF 23-, Klotho- bzw VDR- Defizienz) isoliert, welche zuvor einer Operation unterzogen wurden, in der experimentell ein Myokard Infarkt ausgelöst wurde. Somit konnte die Auswirkung einer genetischen FGF 23 und Klotho-Defizienz auf pro-inflammatorische Gene und die Kollagenproduktion im Herzen unter pathologischen Bedingungen untersucht werden. Weiters wurde isolierte Fibroblasten herangezogen, um die Auswirkung von FGF 23 auf den Kollagenumsatz zu veranschaulichen, da diese verantwortlich für die Kollagenproduktion sind. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einerseits herauszufinden ob die Steigerung an FGF 23 Serum Konzentrationen ursächlich für eine Entzündungsreaktion im Herzen ist oder ob diese durch einen pro-inflammatorischen Stimulus hervorgeht. Andererseits sollte untersucht werden, wodurch es, nach einem Myokard Infarkt, zu vermehrter Kollagen Produktion in Myofibroblasten kommt. In diesem Experiment wurden drei Monate alte wild-type (WT) Mäuse als Kontrollgruppe herangezogen, sowie FV-, KV-, und VDR-knockout Mäuse, welche unter 12 Stunden Tag/Nacht Zyklen bei einer Käfigtemperatur von 24 Grad gehalten wurden und mit einer Spezialdiät gefüttert wurden. Um die Forschungsfragen zu beantworten, wurden die Konzentrationen von Entzündungsmediatoren (IL-10, IL-6), Kollagen Aktivatoren (MMP9, ADAM 10) und von Kollagen Typ 1 und Typ 3, in ischämischen und nicht-ischämischen Herzgewebe, sowie in den unterschiedlich behandelten Fibroblasten (vehicle behandelte Zellen als Kontrollgruppe und mit rekombinanten FGF23 behandelt Fibroblasten), verglichen. Um die Resultate auszuwerten wurde eine multifakorielle und eine einzelfaktorielle ANOVA und ein t-test durchgeführt. Resultate ab einem p-Wert von 0,05% wurden als signifikant gewertet. Auf Grund der Resultate der in-vitro-Daten mit kultivierten kardialen Fibroblasten lässt sich vermuten, dass FGF 23 die Kollagen Typ 1 Produktion und manche pro-inflammatorische Gene stimuliert und somit einen bedeutenden Einfluss auf den Umbau der extrazellulären Matrix zu haben scheint. Zusammenfassend kann angenommen werden, dass FGF 23 eine Entzündungsreaktion fördert und unter Voraussetzung eines Myokardinfarktes, die Kollagen Typ 1 Aktivität stimuliert. Diese Studie soll einen Überblick über die molekularen Veränderungen in verschiedenen Gewebemodellen nach einen Myokard Infarkt aufzeigen und somit einen Anreiz auf weiterführende Studien bieten.

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XI, 63 Blätter