Dokument: Einfluss der Proteinkinase B (AKT) auf die mitochondriale Funktion in Mäuseherzen

Titel:	Einfluss der Proteinkinase B (AKT) auf die mitochondriale Funktion in Mäuseherzen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62154
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230307-110754-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Stemmer, Tim [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,17 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 06.03.2023 / geändert 06.03.2023
Beitragende:	Dr. Heinen, André [Gutachter] Priv.-Doz. Dr. Dr. med. Huhn-Wientgen, Ragnar [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die Serin/Threonin-Kinase AKT ist ein bedeutender Regulator multipler zellulärer Prozesse und ist an der Steuerung von Wachstum, Proliferation, zellulärem Überleben unter Stress und dem Metabolismus im Myokard beteiligt. Es gibt deutliche Hinweise darauf, dass AKT die Ex- pression und die Aktivität zahlreicher mitochondrialer Proteine reguliert. Im Myokard werden hauptsächlich die Isoformen AKT1 und AKT2 exprimiert. In dieser Arbeit wurde die Funktion isolierter kardialer Mitochondrien aus Mäusen mit kardiomyozytärem AKT1-KO (iCM-AKT1- KO), AKT2-KO (iCM-AKT2-KO) und AKT1/2 Doppel-KO (iCM-AKT1/2-DKO) untersucht. Da AKT ein wichtiger Second-Messenger stromabwärts des Insulin-Rezeptors ist und auf Insulin- stimulation hin in die Mitochondrien transloziert, wurde zudem die Funktion der kardialen Mi- tochondrien der iCM-AKT1-KOs und der iCM-AKT2-KOs unter basalen Bedingungen (-Ins) sowie nach Insulinstimulation (+Ins) gemessen. Die kardialen Mitochondrien wurden mittels Differentialzentrifugation aus Mäuse-Herzen iso- liert. Die mitochondriale Funktion wurde mithilfe einer Sauerstoffelektrode vom Clark-Typ unter Oxidation verschiedener Substrate gemessen. Der mitochondriale Sauerstoffverbrauch wurde anhand der gemessenen Proteinkonzentration normalisiert. In der statistischen Auswertung wurden die respirometrischen Parameter der -Ins Gruppen der Einzel-KOs mit Wildtypen ver- glichen. Die -Ins Gruppen wurden mit den korrespondierenden +Ins Gruppen verglichen. Die iCM-AKT1/2-DKOs wurden mit Wildtypen verglichen. Die iCM-AKT1-KOs und die iCM-AKT2-KOs zeigten einen Trend zu einer verminderten Effizi- enz der oxidativen Phosphorylierung und die iCM-AKT2-KOs wiesen zusätzlich eine Tendenz zu einer verringerten respiratorischen Kapazität auf. Der Verlust von beiden kardiomyozytär exprimierten AKT-Isoformen führte zu einer signifikanten und insbesondere unter Fettsäu- reoxidation drastisch verminderten respiratorischen Kapazität der kardialen Mitochondrien und zugleich zu einer verringerten Effizienz der oxidativen Phosphorylierung, was auf eine schwere mitochondriale Dysfunktion der iCM-AKT1/2-DKOs schließen lässt. Akute Insulinstimulation führte in den iCM-AKT1-KOs, den iCM-AKT2-KOs und den Wildtypen zu einem Trend zu einer gesteigerten respiratorischen Kapazität unter allen Substraten. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass beide kardiomyozytär exprimierten AKT-Isoformen an der Steuerung der myokardialen Bioenergetik beteiligt sind und die mitochondriale Funktion sowohl akut als auch konstitutiv regulieren. The serine/threonine kinase AKT is a major regulator of multiple cellular processes and is in- volved in the control of growth, proliferation, cellular survival under stress and metabolism in the myokard. There is a growing body of evidence that AKT can regulate the expression and activity of many mitochondrial proteins. AKT1 and AKT2 are the main AKT-isoforms expressed in cardiomyocytes. In the scope of this thesis, the performance of cardiac mitochondria isolated from mice with a cardiomyocyte-restricted AKT1-KO (iCM-AKT1-KO), AKT2-KO (iCM-AKT2- KO) and AKT1/2 Double-KO (iCM-AKT1/2-DKO) was examined. As AKT is an important sec- ond messenger downstream of the insulin receptor and, following acute insulin stimulation, translocates into the mitochondria, the performance of cardiac mitochondria from iCM-AKT1- KOs and iCM-AKT2-KOs was measured both under basal conditions (-Ins) and after acute insulin stimulation (+Ins). The mitochondria were isolated from mice-hearts using differential centrifugation. With the help of a clark-type oxygen electrode, mitochondrial respiration was measured during oxidation of different substrates. The mitochondrial oxygen consumption was normalized by the protein concentration. In the statistical evaluation, respirometric parameters of the -Ins groups of iCM- AKT1-KOs, iCM-AKT2-KOs and wildtypes were compared. The -Ins groups were compared with the corresponding +Ins groups. iCM-AKT1/2-DKOs were compared with wildtypes. The iCM-AKT1-KOs and iCM-AKT2-KOs showed a trend towards a reduced efficiency of oxi- dative phosphorylation. The iCM-AKT2-KOs additionally exhibited a tendency to a reduced respiratory capacity. Loss of both AKT isoforms expressed in cardiomyocytes led to a signifi- cantly reduced respiratory capacity for each substrate, especially during fatty acid oxidation. Additionally, the iCM-AKT1/2-DKOs showed a significantly reduced efficiency of oxidative phosphorylation. These results suggest a severe mitochondrial dysfunction of the iCM-AKT1/2- DKOs. Acute insulin stimulation led to a trend towards an increased respiratory capacity in iCM-AKT1-KOs, iCM-AKT2-KOs and wildtypes for each substrate. These results argue for a regulatory role of both AKT isoforms in the context of myocardial bioenergetics and suggest that AKT can control mitochondrial function both acutely and con- stitutively.
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:	07.03.2023
Dateien geändert am:	07.03.2023
Promotionsantrag am:	20.10.2022
Datum der Promotion:	21.02.2023