Differentielle Genexpression in Ductus arteriosus und Pulmonalarterie

Hintergrund: Der persistierende Ductus arteriosus trägt signifikant zur Morbidität und Mortalität von Frühgeborenen bei. Die Mechanismen des physiologischen Ductusverschlusses und dessen Versagen sind nur unzureichend bekannt. Zur genaueren Untersuchung dieser Vorgänge haben wir fetales und neonatales Gewebe des Ductus sowie eines Vergleichsgefäßes mittels der whole-genome-Microarray-Methode analysiert. Material und Methoden: E₂₁- und P₁-Ratten wurden narkotisiert und der Ductus arteriosus (DA) bzw. die linke Pulmonalarterie (LPA) präpariert. Nach Homogenisation der Proben und RNA-Extraktion erfolgte die Hybridisierung auf einem Affymetrix Rat 230_2 Chip. Die Auswertung der Signalintensitäten der rund 32000 Oligonukleotide des Chips erfolgte mittels GCOS1.4-Software. Für den Paarvergleich DA/LPA fetal vs. neonatal wurden als Einschlusskriterien eine signifikante Erhöhung oder Erndiedrigung und ein –fold change cutoff von mindestens 2fach gewählt. Annotationen und Pathway-Assoziationen wurden über die Affymetrix-Website aktualisiert. Ergebnisse und Diskussion: Der Paarvergleich der fetalen vs. neonatalen Gefäße ergab 1235 (DA) bzw. 818 (LPA) Oligonukleotide, die nach assoziiertem Genprodukt, Pathway (KEGG) und Biological Process (GeneOntology) analysiert wurden. Im fetalen DA fand sich eine vermehrte Expression von Prostaglandin Rezeptor (EP₄), während im neonatalen DA in Übereinstimmung mit der Literatur Endothelin1 stärker exprimiert war. Beide Gefäße zeigten pränatal ungefähr dieselbe Anzahl von überexprimierten Genen mit metabolischer Funktion; postnatal gingen diese auf ca. ¼ (LPA) bzw. die Hälfte (DA) zurück. Dies könnte auf die größeren postnatalen Veränderungen im DA zurückzuführen sein. Ebenso waren im fetalen DA und in der fetalen LPA gleich viele Apoptose-assoziierte Gene aktiviert. In der LPA stieg die Zahl postnatal auf das Doppelte, im DA sogar fast auf das 5fache, was die Rolle der Apoptose beim Ductusverschluss wiederzuspiegeln scheint. Im fetalen und insbesondere neonatalen DA fanden sich, verglichen mit der LPA, wesentlich mehr hochregulierte Genprodukte aus dem TGFβ-Pathway. Dieser beeinflusst den Zellzyklus und kann Apoptose auslösen. Im fetalen DA waren außer TGFβ2 vorwiegend inhibitorische Elemente hochreguliert. Im neonatalen DA waren 8 Elemente dieses Pathways überexprimiert, darunter TGFβ1 und Smad4, das für die positive Signalübermittlung durch TGFβ essentiell ist. Im fetalen DA waren Angiotensin-receptor like 1 und sein Ligand Apelin hochreguliert, während sich in beiden LPA-Proben keine differentiell exprimierten Gene aus dem Angiotensin-Signalweg fanden. Die Bedeutung dieses Zusammenhangs ist noch unklar. Schlussfolgerung: Neben den bekannten prostaglandinabhängigen und Apoptose-Mechanismen fanden wir Hinweise auf eine besondere Rolle des TGFβ-Pathways beim postnatalen Ductusverschluss. Diese soll zukünftig genauer untersucht werden.