Dokument: Auswirkungen einer Myokardischämie auf das Sarkomerprotein Titin im Skelettmuskel

Titel:	Auswirkungen einer Myokardischämie auf das Sarkomerprotein Titin im Skelettmuskel
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=61741
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230123-111744-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kollenbroich, Alexander [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,33 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 18.01.2023 / geändert 18.01.2023
Beitragende:	Prof. Krüger, Martina [Gutachter] Prof. Dr. Grandoch, Maria [Gutachter]
Stichwörter:	Titin, Myokardinfarkt, Myokardischämie, Sarkopenie, PKC, AMPK
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Der Herzinfarkt (IR) und die sich oft daraus entwickelnde Herzinsuffizienz sind häufige Krankheitsbilder (1, 2). In vielen Fällen gehen diese zusätzlich mit einer Muskelschwäche einher (3, 4). Die beteiligten Mechanismen an diesem Prozess sind bisher unklar. In dieser Arbeit wurde eine veränderte Muskelmechanik zu einem frühen Zeitpunkt, 12 Tage nach IR, bei der Maus charakterisiert. Das Sarkomerprotein Titin ist wesentlich für die passive Kraft einer Muskelzelle verantwortlich (5–8). Daher wurden zusätzlich bekannte mögliche Modifikationen des Titinproteins untersucht. Zur Betrachtung der Biomechanik wurden Einzelfaserkraftmessungen, zur Betrachtung von Signalwegen und der Proteindegradation Western blots und Gel-Färbungen durchgeführt. Der Diabetes mellitus ist ebenfalls eine verbreitete Krankheit, die sowohl auf Herzkreislauferkrankungen als auch auf die Muskelfunktion einen Einfluss nehmen kann (1, 2, 9–11). Eine mögliche Bedeutung auch im Rahmen einer Myokardischämie für die Funktion des Skelettmuskels wurde mit einem spontanmutierten Leptin- Rezeptor-defizienten Maus-Modell (dBdB) untersucht. Als Kontrolle dienten heterozygote Tiere (dB+). In dB+ Tieren waren 12 Tage nach IR sowohl die passive als auch die aktive Kraft der untersuchten Muskeln signifikant gesteigert. Bei dBdB war im Musculus psoas (M. psoas) die aktive und passive Kraft ohne IR bei dBdB bereits gegenüber der dB+- Kontrolle erhöht. Nach IR war hingegen bei den dBdB Tieren keine weitere signifikante Kraftsteigerung zu erkennen. Nach IR nahm zudem mit zunehmender Vordehnung die aktive Kraft überproportional schnell zu. Zusätzlich zeigte sich die Kalzium (Ca2+)- Sensitivität des M. psoas nach IR gesteigert. Die vermehrte Steifigkeit von Titin nach IR deckt sich mit Befunden, die am Herzen erhoben wurden, konnte aber im Rahmen dieser Arbeit erstmals am Skelettmuskel gezeigt werden (12–17). Wie bereits am Herzen gezeigt (18–21), ist die Steigerung der Steifigkeit bei dBdB auch im Skelettmuskel reduziert. Da für Titin auch eine Rolle in vielen Stoffwechselwegen der aktivitätsabhängigen Proteindegradation gezeigt wurde (22–33), könnten hier beobachtete frühe Modifikationen an Titin selbst, womöglich in ihrer Folge an der anschließenden Muskelatrophie ursächlich beteiligt sein. Anders als im Herzmuskel (34)., konnte nach IR keine vermehrte Phosphorylierung von Titin an Position S12022 festgestellt werden. Auch bei direkter Betrachtung der Proteinkinase C α (PKCα) fand sich eine verminderte aktivierende Phosphorylierung. Wir konnten zudem Veränderungen in der Titin-Degradation nachweisen. So kam es am ehesten zur Reduktion der Konzentration eines spezifischen frühen Titinabbauproduktes (T2) im Verhältnis zum Gehalt intakten Titins (T1) nach IR, was entweder Ausdruck einer reduzierten primären Degradation von T1 zu T2 oder einer beschleunigten sekundären Degradation mit Abbau von T2 ist. In western countries myocardial infarction (IR) and heart failure are common morbidities (1, 2). In a large number of cases they occur together with skeletal muscle weakness (3, 4). The reason for the occurrence of this muscle weakness remains unclear. In this paper we characterise changes in skeletal muscle mechanics at an early stage 12 days after IR in mice. Titin is a protein localised in the sarcomere, which is known to be of central importance for the passive force generated by muscle cells (5–8). This is why we investigated possible changes in the expression and modification of titin. Therefore we used western blots and acrylamide gel staining and studied biomechanical properties of different skeletal muscles using single fibre force measurements. Diabetes mellitus is also a common disease, which is known to influence diseases of the circulative system as well as skeletal muscle function (1, 2, 9–11). To investigate a possible influence on muscle function after IR we used a spontaneously mutated leptin receptor deficient mice model (dBdB), which we compared to heterozygote controls (dB+). In dB+ mice 12 days after IR passive as well as active force were both significantly elevated. Interestingly the force was already elevated in dBdB without IR in Musculus psoas (M. psoas) compared to dB+ and similar in Musculus tibialis anterior (M. tibialis ant.), but did not rise after IR. After IR active force rose disproportionally fast with rising prestretching. Additionally calcium sensitivity rose in M. psoas after IR. Increased titin based passive stiffness conforms to earlier observations in the heart after IR (12–17), but are characterised for the first time in skeletal muscle as well. In difference to earlier observations in the heart this change in passive force of Titin was not associated with a elevated phosphorylation at S12022 of Titin. Regarding protein kinase C α (PKCα) itself we found a reduction of kinase activating phosphorylation, which is the opposite of what was observed in the heart (34). As it was demonstrated in the heart (18–21), the increase of passive force after IR is reduced in dBdB in the skeletal muscle. As titin has been shown to interact with multiple regulators of activity-dependent protein degradation (22–33), changes in its properties observed here could also be a cause of subsequent protein degradation and muscle atrophy. Additionally we could show changes in the degradation of titin, but not of the phosphorylation we investigated at serine 12022. We saw a reduction of a specific and early degradation product of titin (T2) compared to the total amount of undegradated titin (T1) after IR. This could either be the result of a reduced primary titin degradation or an elevated secondary degradation of titin resulting in degradation of T2.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Herz- und Kreislaufphysiologie
Dokument erstellt am:	23.01.2023
Dateien geändert am:	23.01.2023
Promotionsantrag am:	29.08.2022
Datum der Promotion:	17.01.2023