Dokument: Die Titin-basierte Skelettmuskelfunktion ist in einem Mausmodell mit high-fat diet und nach kardialer Ischämie/Reperfusion beeinträchtigt
| Titel: | Die Titin-basierte Skelettmuskelfunktion ist in einem Mausmodell mit high-fat diet und nach kardialer Ischämie/Reperfusion beeinträchtigt | |||||||
| Weiterer Titel: | Titin-based skeletal muscle function is impaired in a mouse model with high-fat diet and after cardiac ischemia/reperfusion | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=67032 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20241023-080211-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Wolframm, Benedikt Johannes [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Krüger, Martina [Gutachter] Prof. Dr. Grandoch, Maria [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Titin, high-fat diet, obesity, Skelettmuskel, kontraktile Leistung, Ischämie, Reperfusion, passive tension, stiffness, AMPK, | |||||||
| Dokumententyp (erweitert): | Dissertation | |||||||
| Beschreibungen: | Herz-Kreislauf-Erkrankungen stehen in engem Zusammenhang mit Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes mellitus. Patienten mit Typ-2-Diabetes leiden häufig unter verminderter Muskelkraft und Atrophie der Skelettmuskulatur. Das Muskelfilamentprotein Titin trägt wesentlich zur Struktur und Elastizität des Sarkomers bei. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass kardiale Ischämie und Reperfusion (I/R) einen raschen Anstieg der Titin-basierten passiven Spannung der Myofilamente (passive tension, PT) bewirken, der durch die Phosphorylierung der PEVK-Region an S11878 und S12022 ausgelöst wird. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, wie sich ernährungsbedingte Adipositas mit Prädiabetes auf das Sarkomerprotein Titin und die Skelettmuskelfunktion nach kardialer Ischämie und Reperfusion auswirkt. Dazu wurden acht Wochen alte C57BL/6-Mäuse, die 10 Wochen lang mit einer fett- und zuckerreichen Diät (high-fat diet) gefüttert wurden, verwendet. Anschließend wurden die Tiere 45 Minuten lang einer chirurgischen Herzischämie unterzogen, gefolgt von einer dreiwöchigen Reperfusion. Die Skelettmuskeln M. Psoas, Tibialis anterior (TA) und Extensor digitorum longus (EDL) wurden entnommen und untersucht. Mittels Western-Blot Verfahren wurde die Titinphosphorylierung an den Serinresten S11878 und S12022, sowie die Phosphorylierung von PKCα bestimmt. Als Indikator für Proteinabbau wurde die Phosphorylierung von AMPK bestimmt. Das Titin-Isoform-Verhältnis wurde durch densitometrische Auswertung der Coomassie gefärbten Titin-Gele bestimmt. Zusätzlich wurden die passive Zugspannung durch stufenweise Dehnung der Faser als auch die maximale Ca2+-induzierte Kraft gemessen. Die Experimente zeigten, dass kardiale I/R einen signifikanten Einfluss auf die Kraftentwicklung im Skelettmuskel hat. Im M. Psoas und EDL der Kontrolltiere wurde gezeigt, dass I/R zu einer reduzierten passiven Spannung sowie zu einer reduzierten maximalen Kraft führt. High-fat diet hatte den gleichen Effekt auf die aktiven und passiven Kräfte im M. Psoas und im EDL. Im TA wurde durch I/R und high-fat diet eine erhöhte passive Spannung gemessen, die nicht mit der aktiven Kraft korrelierte. Im M. Psoas der high-fat diet-Mäuse korrelierte die verminderte Kraft mit einer Hypophosphorylierung von Titin an S12022. Die Aktivität der AMPK ist im TA durch I/R erhöht, im EDL durch I/R verringert und im M. Psoas in den high-fat diet-Mäusen durch I/R ebenfalls verringert. Somit zeigt sich eine diskordante Korrelation der AMPK-Phosphorylierung zu den Kraftmessungen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl high-fat diet als auch kardiale I/R zu einer dynamischen muskelspezifischen Anpassung der Titin-basierten passiven Steifigkeit führen.Cardiovascular diseases are closely linked to metabolic diseases such as diabetes mellitus. Patients with type 2 diabetes often suffer from reduced muscle strength and atrophy of the skeletal muscles. The muscle filament protein titin contributes significantly to the structure and elasticity of the sarcomere. Previous work has shown that cardiac ischaemia and reperfusion (I/R) induce a rapid increase in titin-based passive tension (PT) of myofilaments, which is triggered by phosphorylation of the PEVK region at S11878 and S12022. In the present study, the effects of diet-induced obesity with prediabetes on the sarcomere protein titin and skeletal muscle function after cardiac ischaemia and reperfusion were investigated. Eight-week-old C57BL/6 mice fed a high-fat diet for 10 weeks were used for this purpose. The animals were then undergoing 45 minutes of surgical cardiac ischaemia followed by three weeks of reperfusion. The skeletal muscles psoas muscle, tibialis anterior (TA) and extensor digitorum longus (EDL) were sampled and analysed. Titin phosphorylation at serine residues S11878 and S12022 and phosphorylation of PKCα were determined using Western blot methods. The phosphorylation of AMPK was determined as an indicator of protein degradation. The titin isoform ratio was determined by densitometric analysis of Coomassie-stained titin gels. In addition, the passive tension by stepwise stretching of the fibre as well as the maximum Ca2+-induced force were measured. The experiments showed that cardiac I/R has a significant influence on force development in skeletal muscle. In the psoas muscle and EDL of control animals, I/R was shown to lead to reduced passive tension as well as reduced maximal force. High-fat diet had the same effect on active and passive forces in the psoas muscle and EDL. In the TA, an increased passive tension was measured by I/R and high-fat diet, which did not correlate with the active force. In the psoas muscle of the high-fat diet mice, the reduced force correlated with hypophosphorylation of titin at S12022. The activity of AMPK is increased by I/R in the TA, decreased by I/R in the EDL, and decreased by I/R in the psoas muscle of the high-fat diet mice. Thus, there is a discordant correlation of AMPK phosphorylation to the strength measurements. In summary, both high-fat diet and cardiac I/R lead to a dynamic muscle-specific adaptation of titin-based passive stiffness. | |||||||
| 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: | 23.10.2024 | |||||||
| Dateien geändert am: | 23.10.2024 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 09.07.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 01.10.2024 |
