| Abstract | U ovoj je disertaciji opisan pokušaj rasvjetljavanja etiologije hipertenzije s pomoću kongeničnih štakora BN.GH, genetički modificiranih pokusnih životinja. Navedeni su pokusi dio multicentrične studije Family Blood Pressure Program (FBPP) Nacionalnog instituta za bolesti srca, pluća i krvi Sjedinjenih Američkih Država (NHLBI), kojoj je temeljni cilj pozicijski klonirati gen(e) za hipertenziju koristeći se, među ostalim, i životinjskim (GH) modelom hipertenzije. Glavni je cilj disertacije bio odrediti kako odabrani dio genoma štakora GH na zdravoj genskoj pozadini utječe na vrijednosti arterijskog tlaka, biokemijske i hormonske pokazatelje, reakciju organizma na stres ispitivanu s pomoću potentnih vazopresora (angiotenzin Il — ANG Il i noradrenalin - NA) te na blokadu sinteze dušičnog oksida s N-nitro L-arginin metil esterom (L-NAME), kod svih novostvorenih, genetički modificiranih sojeva štakora. Najprije je genskim analizama s pomoću F2 generacije dobivene križanjem genski hipertenzivnih (GH) i Brown Norway (BN) štakora otkriveno više važnih područja na genomu od kojih su tri, i to na kromosomima 2, 6 i 18, povezana s hipertenzijom. Nakon toga, kao sljedeći korak u procesu pozicijskog kloniranja, selektivnim su križanjem stvorena tri nova kongenična soja koja imaju ciljani dio genoma bolesnog štakora (GH) na genskoj podlozi zdravog štakora (BN). Ta tri novostvorena soja su: (u daljnjem tekstu BN.GH2); (BN.GH6) te BN.GH-(D18Rat41D18Mgh4)/Mcwi (BN.GH18). Nažalost, niti jedan od navedenih kongeničnih sojeva nije pokazao statistički značajno povišenje arterijskog tlaka u odnosu na normotenzivne štakore BN. Budući da je vrlo vjerojatno kako hipertenzija nastaje kao posljedica poremećaja u jednom ili više regulatornih mehanizama, dodatnim je pokusima, koji su medu ostalim uključili i primjenu vazopresora, biokemijske pretrage te biometrijska mjerenja, pokušano utvrditi imaju li novostvoreni štakori neke od subfenotipova hipertenzije (engl. intermediate phenotypes) koji su možda manjkavi, ali sami po sebi ne dovode do porasta arterijskog tlaka zbog aktivnosti ostalih kompenzacijskih mehanizama. Takvim se pristupom pokušao ubrzati proces otkrivanja odgovornih gena, i to ”rastavljajući” glavni, složeni fenotip (u ovom slučaju hipertenzija) na više jednostavnijih prohipertenzivnih subfenotipova za koje se vjeruje da su pod kontrolom ograničenog, manjeg broja gena. Naši podaci sugeriraju kako dva od tri novostvorena soja imaju značajno različite prohipertenzivne subfenotipove kao što su pojačana žilna reakcija na angiotenzin Il (BN.GH2 i BN.GH18) te smanjenu osjetljivost baroreceptorskog refleksa (BN.GH18) u odnosu na kontrolne štakore BN. Navedeni subfenotipovi su genski uvjetovani jer je sama zamjena zdravog dijela genoma bolesnim znatno promijenila žilnu reakciju na angiotenzin Il te osjetljivost baro refleksa. Na temelju rezultata ovog istraživanja može se zaključiti da hipertenzija kod štakora GH nije uzrokovana učinkom jednog «glavnog» gena, odnosno da je potrebna prisutnost više od jednog disfunkcionalnog dijela genoma kako bi se pokrenuo patofiziološki proces odgovoran za nastanak ili održavanje hipertenzije. Hipertenzija u štakora GH vjerojatno je posljedica epistaze (aditivnog učinka više gena), odnosno posljedica „učinka praga” (engl. threshold model), a što će trebati utvrditi dodatnim pokusima. Jedan od načina provjere te nove hipoteze jest stvaranje novih kongeničnih sojeva koji će sadržavati više od jednog, odnosno sva područja genoma odgovorna za hipertenziju kod štakora GH na normotenzivnoj genskoj pozadini. S ovim pristupom biti će moguće detaljnije objasniti epistatske interakcije medu genima kao i regulaciju uzročnih i/ili kompenzatornih mehanizama. |
| Abstract (english) | This dissertation represents an attempt to dissect the genetic etiology of hypertension using a genetically modified experimental model: BN.GH congenic rats. All described experiments were a constitutive part of the NHLBI Family Blood Pressure Program. The objective was to positionally clone hypertension gene(s) and to accelerate genetic studies in humans using a GH model. The aims of this study were to determine how selected regions of the GH genome on the healthy genomic background, affect blood pressure regulation, blood biochemistry, thyroid hormone levels and vasoactive responses to challenge with LNAME, NA and ANG ll. We mapped three quantitative trait loci (QTL) contributing to hypertension on chromosomes 2, 6 and 18, using an F2 intercross between the GH/Omr (GH) and normotensive BN/EIh (BN) strains. Congenic strains for each of the three hypertension loci were generated, introgressing each QTL from the hypertensive GH onto the normotensive BN background as follows: BN.GH-(D2Rat22-D2Mgh11)/Mcwi (BN.GH2); (BN.GH6) and BN.GH-(D18Rat41D18Mgh4)/Mcwi (BN.GH18). None of the congenics showed a significant increase in basal blood pressure; given the likelihood that hypertension results from variation in a number of pathways, we investigated the possibility that underlying intermediate phenotypes were dysfunctional but did not independently lead to increased blood pressure. Consequently, the effects of pharmacological challenges on blood pressure regulation, biometric measurements and blood biochemistry were studied. With this approach we tried to speed up the gene discovery process by dissecting the main, complex phenotype (in this case hypertension) into prohypertensive sub-phenotypes, which are under the control of a limited number of genes. Our findings suggest that BN.GH2 and BN.GH18 congenic rats do have significantly different blood pressure sub-phenotypes (phenotypes hypothesized to be intermediate phenotypes) and decreased baroreceptor sensitivity (only BN.GHI 8) compared to BN. These phenotypes are strongly genetically determined since single QTL introgression significantly changed vasoreactivity and baroreflex sensitivity. These data suggest that the development of hypertension in GH rats is not under the control of a single "main" gene and that is necessary to have more than one dysfunctional part of the genome to initiate onset of hypertension. Furthermore, hypertension in this model is probably induced by an epistatic effect of more than one part of the genome, which when combined, may exceed a threshold effect leading to hypertension. One possible approach to determine a threshold or background effect would be to construct double or triple congenic animals by crossing all existing congenic BN.GH lines. This may permit the elucidation of gene — gene interactions and the regulation of causative and/or compensatory pathways. |
