Dokument: Einfluss geschlechts- und östrogenbasierter Signalwege auf Titin-Eigenschaften in Rattenherzen und isolierten Kardiomyozyten
| Titel: | Einfluss geschlechts- und östrogenbasierter Signalwege auf Titin-Eigenschaften in Rattenherzen und isolierten Kardiomyozyten | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=60764 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20221010-104026-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Karpf, Julian Alexander Valentin [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Krüger, Martina [Gutachter] Univ.-Prof.Dr. Schmitt, Joachim [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Titin, Östrogen, GPER | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Das sarkomerische Protein Titin ist eine Hauptdeterminante der passiven Steifigkeit des Myokards und der diastolischen Funktion. Die Titin-basierte passive Steifigkeit von Kardiomyozyten kann durch veränderte Expression der Titin-Isoform oder durch posttranslationale Modifikation, z.B. durch Phosphorylierung der elastischen I-Band-Domänen N2-B und PEVK, moduliert werden. Veränderte Titineigenschaften wurden mit akuten und chronischen Veränderungen der linksventrikulären diastolischen Funktion in Verbindung gebracht, und es wurden geschlechtsabhängige Unterschiede in der diastolischen Funktion bei Patienten mit hypertropher Kardiomyopathie vermutet. Ob die Modifikation der Titineigenschaften in einer geschlechtsspezifischen und östrogenabhängigen Weise erfolgt, ist jedoch noch weitgehend unbekannt. In der hier vorliegenden Dissertation wurde der linke Ventrikel von adulten männlichen, weiblichen und trächtigen weiblichen Ratten (n=3 pro Gruppe) untersucht und die relative Expression von kardialen Titin-Isoformen (N2B, N2BA) mittels SYPRO-Ruby gefärbter Agarose-stabilisierter SDS-PAGE bestimmt. Es konnten keine signifikanten Veränderungen zwischen den Gruppen festgestellt werden. Western-Blot-Analysen mit phosphospezifischen Antikörpern zeigten Tendenzen erhöhter Phosphorylierungswerte von PKCα in Herzen von trächtigen Ratten. Die relative PKCα-abhängige Phosphorylierung an S11878 und S12022 in der Titin-PEVK-Region war nicht signifikant unterschiedlich zwischen den Gruppen. Allerdings konnten erneut Tendenzen erhöhter Phosphorylierungen von S12022 und S11878 in Herzen trächtiger Ratten verglichen zu männlichen Rattenherzen detektiert werden. Ferner konnten keine geschlechtsspezifischen Unterschiede in der PKA- und ERK1/2-abhängigen Titin-Phosphorylierung an S4010 in der Titin-N2-B-Region beobachten werden. Passive Spannungsmessungen, die an permeabilisierten Kardiomyozyten durchgeführt wurden, zeigten keine signifikanten Unterschiede. Diese Ergebnisse belegen, dass die passiven mechanischen Titin-Eigenschaften in gesunden, adulten Rattenherzen keine geschlechtsspezifischen Unterschiede aufweisen. Des Weiteren wurde untersucht, ob akut gesteigerte Konzentrationen von Östrogen zu einer Phosphorylierung der elastischen Regionen Titins führen. Hierzu wurden kultivierte adulte Rattenkardiomyozyten für 30 oder 60 Minuten mit Östrogen (10nM oder 100 nM), dem Östrogenrezeptor-Inhibitor Fulvestrant (10nM oder 100 nM) oder einer Kombination aus beiden behandelt und anschließend Titin und relevante Kinasen hinsichtlich ihres Phosphorylierungsstatus mittels Western-Blot-Analyse untersucht. Signifikante Veränderungen der Kinase-Aktivitäten und der Titin-Phosphorylierung nach singulärer Östrogengabe blieben aus. Im Gegensatz dazu erhöhten die Anwendungen von Fulvestrant allein oder Fulvestrant mit Östrogen bei einer Stimulationsdauer von 60 Minuten und Konzentrationsmenge von 100nM die Werte von P-ERK1/2, P-PKCα und P-TnI signifikant. Infolgedessen wurde ein Trend zu einer erhöhten Phosphorylierung von PEVK-Titin an S12022 nach kombinierter Gabe von Fulvestrant und Östrogen beobachtet. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Fulvestrant die nukleären Östrogenrezeptoren hemmt und die membranständigen G-Protein-gekoppelten Östrogenrezeptoren (GPER30) aktiviert, die die beobachteten akuten Effekte in adulten Kardiomyozyten vermitteln. Diese Hypothese wurde durch Daten aus der Immunhistochemie unterstützt, die zeigten, dass Östrogen, Fulvestrant und die Kombination beider Substanzen eine signifikante Translokation und Fusion von GPER-Vesikeln in die T-Tubulus-Region induzierten. Zusammenfassend wurde aus den Ergebnissen geschlossen, dass die basalen Titin-Eigenschaften nicht signifikant durch das Geschlecht modifiziert werden, dass aber eine akute Veränderung der nicht-genomischen Östrogen-Signalisierung das Potential hat, die Signalwege und Funktionen von Kardiomyozyten schnell zu modulieren.The sarcomeric protein titin is a major determinant of myocardial passive stiffness and diastolic function. Titin-based passive stiffness of cardiomyocytes can be modulated by altered expression of the titin isoform or by posttranslational modification, eg, phosphorylation of the elastic I-band domains N2-B and PEVK. Altered titin properties have been associated with acute and chronic changes in left ventricular diastolic function, and sex-dependent differences in diastolic function have been suggested in patients with hypertrophic cardiomyopathy. However, whether the modification of titin properties occurs in a sex-specific and estrogen-dependent manner remains largely unknown. In the dissertation presented here, the left ventricle of adult male, female, and pregnant female rats (n=3 per group) was examined and the relative expression of cardiac titin isoforms (N2B, N2BA) was determined by SYPRO-Ruby stained agarose-stabilized SDS-PAGE. No significant changes were detected between groups. Western blot analyses with phosphospecific antibodies showed trends of increased phosphorylation levels of PKCα in hearts of pregnant rats. Relative PKCα-dependent phosphorylation at S11878 and S12022 in the titin-PEVK region was not significantly different between groups. However, trends of increased phosphorylations of S12022 and S11878 were again detected in hearts of pregnant rats compared with male rat hearts. Furthermore, no sex-specific differences in PKA- and ERK1/2-dependent titin phosphorylation at S4010 in the titin N2-B region could be observed. Passive voltage measurements performed on permeabilized cardiomyocytes showed no significant differences. These results demonstrate that passive mechanical titin properties in healthy adult rat hearts do not exhibit sex-specific differences. Furthermore, we investigated whether acutely increased concentrations of estrogen lead to phosphorylation of the elastic regions of titin. For this purpose, cultured adult rat cardiomyocytes were treated for 30 or 60 minutes with estrogen (10nM or 100 nM), the estrogen receptor inhibitor fulvestrant (10nM or 100 nM), or a combination of both, and subsequently titin and relevant kinases were examined with respect to their phosphorylation status by Western blot analysis. Significant changes in kinase activities and titin phosphorylation after singular estrogen administration were absent. In contrast, applications of fulvestrant alone or fulvestrant with estrogen significantly increased P-ERK1/2, P-PKCα, and P-TnI levels at a stimulation duration of 60 minutes and concentration level of 100nM. Consequently, a trend toward increased phosphorylation of PEVK-titin at S12022 was observed after combined administration of fulvestrant and estrogen. It was hypothesized that fulvestrant inhibits nuclear estrogen receptors and activates membrane G-protein-coupled estrogen receptors (GPER30), which mediate the observed acute effects in adult cardiomyocytes. This hypothesis was supported by immunohistochemistry data showing that estrogen, fulvestrant, and the combination of both agents induced significant translocation and fusion of GPER vesicles into the t-tubule region. In summary, the results concluded that basal titin properties are not significantly modified by sex but that acute alteration of nongenomic estrogen signaling has the potential to rapidly modulate cardiomyocyte signaling pathways and functions. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Herz- und Kreislaufphysiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 10.10.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 10.10.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.06.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 27.09.2022 |
