Dokument: Veränderungen im myozytären Kalziumkreislauf und in der Sarkomerfunktion im nicht-ischämischen Gewebe nach Myokardinfarkt
| Titel: | Veränderungen im myozytären Kalziumkreislauf und in der Sarkomerfunktion im nicht-ischämischen Gewebe nach Myokardinfarkt | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=46776 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20180815-103727-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Kronenbitter, Annette [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Univ.-Prof.Dr. Schmitt, Joachim [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Breitkreutz, Jörg [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | myozytärer Kalziumkreislauf; Sarkomerfunktion, Myokardinfarkt | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Nach Ischämie und Reperfusion (I/R) ist die Herzfunktion nicht nur im ischämischen Gewebe, sondern auch im nicht-ischämischen remote Myokard eingeschränkt. In der vorliegenden Arbeit sollte geklärt werden, ob dabei Veränderungen in der Ca2+-Homöostase auftreten, ob diese eine kausale Rolle für die kontraktile Dysfunktion der Herzmuskelzellen spielen, ob sich der myozytäre Ca2+-Haushalt in verschiedenen Phasen des Heilungsprozesses nach I/R unterscheidet und ob er durch Diabetes mellitus Typ II zusätzlich beeinflusst wird.
Messungen der Ca2+-Kinetik und der Sarkomerfunktion im remote Myokard von Mäuseherzen ergaben, dass 24 Stunden nach einer einstündigen Koronarligatur die myozytären Ca2+-Transienten kleiner, die Ca2+-Kinetik verlangsamt und die Sarkomer- funktion beeinträchtigt ist. Als Ursache dafür konnte mittels funktioneller und biochemischer Untersuchungen an isolierten Primärzellen und an Herzgewebe eine verringerte PKA- abhängige Phosphorylierung von Phospholamban (PLN) identifiziert werden. Diese war am ehesten auf eine erhöhte Phosphatase-Aktivität im remote Myokard zurückzuführen. Stimulation mit dem β-adrenergen Agonisten Isoproterenol führte zu einer vollständigen Normalisierung der Ca2+-Homöostase der Herzmuskelzellen des remote Myokards und zu einer deutlich verbesserten Kontraktion und Relaxation ihrer Sarkomere. 10 Tage nach I/R war die Ca2+-Kinetik des remote Myokards ebenfalls verlangsamt und die kontraktile Amplitude der Sarkomere reduziert. Diesen Störungen lagen nun aber andere Pathomechanismen als in der Akutphase 24 Stunden nach I/R zugrunde, denn nun waren der Phosphorylierungszustand und auch die Expression aller wichtigen Ca2+-regulatorischen Proteine normal. Kardiomyozyten mit diabetischer Stoffwechsellage wurden aus Leptin-Rezeptor-defizienten Mäusen isoliert und zeigten eine normale Sarkomerfunktion trotz verlangsamter Ca2+-Kinetik. I/R induzierte hier jedoch einen stärkeren Einbruch der Sarkomerfunktion als in nicht-diabetischen Zellen und auch die myozytäre Ca2+-Homöostase war deutlicher beeinträchtigt. Die erhobenen Daten zeigen erstmals, dass der Ca2+-Haushalt in Herzmuskelzellen des nicht-ischämischen Myokards nach I/R gestört ist und dass dies zur Dysfunktion der Sarkomere beiträgt. Während in der Frühphase nach I/R ein regulatorischer Defekt des PLN vorliegt, scheinen sich im weiteren Verlauf konstitutive Schäden an den Ca2+-regulierenden Proteinen zu entwickeln. Die additiven Effekte von I/R und Diabetes mellitus Typ II auf die myozytäre Ca2+-Homöostase könnten für das schlechte outcome von Patienten mit Diabetes mellitus nach Myokardinfarkt bedeutsam sein.Following ischemia and reperfusion (I/R), heart function is impaired not only in the ischemic regions but also in the non-ischemic remote myocardium. The present work sought to clari- fy if (i) changes in myocyte Ca2+ cycling occur in the remote myocardium, (ii) if they play a causal role for contractile dysfunction, (iii) if Ca2+ homeostasis of remote cardiomyocytes undergoes specific changes during the different healing phases after I/R, and (iv) if type 2 diabetes mellitus causes additional damage to myocyte Ca2+ handling. Measurements of Ca2+ kinetics and sarcomere function in the remote myocardium of mouse hearts demonstrated a reduced peak height of Ca2+ transients, slower Ca2+ kinetics and impaired sarcomere function after one hour of ischemia and 24 hours of reperfusion. The underlying causes involved a reduced phosphorylation state of the Ca2+ regulator phospholamban (PLN) at its PKA-dependent phosphorylation site, as identified by func- tional and biochemical analyses using isolated primary cells and heart tissue. Reduced PLN phosphorylation was best explained by the observed increase of phosphatase activity in the remote myocardium. Stimulation with the -adrenergic agonist isoproterenol normal- ized myocyte Ca2+ cycling in the remote myocardium and clearly enhanced sarcomere con- traction and relaxation. 10 days after I/R, Ca2+ kinetics within the remote myocardium as well as the contractile am- plitude of sarcomeres were also reduced. However, these defects were due to different pathomechanisms compared to the acute phase 24 hours after I/R, because they were not normalized by isoproterenol and the phosphorylation state of PLN. Expression levels of all important Ca2+ regulatory proteins were also normal. Cardiomyocytes with a diabetic metabolic state were isolated from leptin-deficient mice and showed normal sarcomere function despite of reduced Ca2+ kinetics. However, I/R impaired sarcomere function far more than in non-diabetic cells and also myocyte Ca2+ cycling was more depressed. These data show for the first time that Ca2+ cycling of cardiomyocytes from the non- ischemic myocardium is disturbed after I/R and contributes to sarcomere dysfunction. While these changes are caused by a regulatory defect of PLN early after I/R, constitutive alterations of Ca2+ regulation seem to develop during later phases of post-I/R remodeling. The additive effects of I/R and type 2 diabetes mellitus on myocyte Ca2+ homeostasis pro- vide a possible explanation for the worse clinical outcome of patients with diabetes mellitus that suffer a myocardial infarction. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Pharmakologie und Klinische Pharmakologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 15.08.2018 | |||||||
| Dateien geändert am: | 15.08.2018 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 01.06.2018 | |||||||
| Datum der Promotion: | 13.07.2018 |
