Dokument: Der Einfluss von Ruboxistaurin auf den Calcium-Haushalt und die Sarkomerfunktion von Herzmuskelzellen diabetischer Mäuse
| Titel: | Der Einfluss von Ruboxistaurin auf den Calcium-Haushalt und die Sarkomerfunktion von Herzmuskelzellen diabetischer Mäuse | |||||||
| Weiterer Titel: | Effects of Ruboxistaurin on Calcium Homeostasis and Sarcomere Function in Cardiomyocytes from Diabetic Mice | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=74096 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20260805-105456-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Engel, Friederike [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Schmitt, Joachim [Gutachter] PD Dr. Burkart, Volker [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Epidemiologische Untersuchungen zeigen, dass weltweit über 500 Millionen Menschen von einem Diabetes mellitus betroffen sind, häufig begleitet von weiteren Folgeerkrankungen. Hierbei stellen insbesondere kardiovaskuläre Komplikationen einen großen Anteil dar und sind somit die führende Todesursache bei Diabetikern.
Im kontraktilen Apparat der Kardiomyozyten (Sarkomere) vermitteln Calcium-Ionen (Ca2+) die elektromechanische Kopplung von Erregung und Kontraktion. Vor jeder Herzaktion steigt die Ca2+-Konzentration im Zytosol etwa um den Faktor 100 und führt zur Kontraktion des Herzens. Anschließend wird das freigesetzte Ca2+ unter anderem von der Ca2+-ATPase SERCA2a aktiv unter Hydrolyse von ATP zurück in den Ca2+-Speicher, das sarkoplasmatische Retikulum, transportiert und initiiert so die Relaxation der Herzmuskelzelle. Bei Diabetes mellitus ist die Aktivität der SERCA2a herabgesetzt. Die resultierende Verlangsamung der intrazellulären Ca2+-Regulation trägt zu der beeinträchtigten Kontraktion und Relaxation des Herzens bei und spielt somit eine bedeutsame Rolle bei der Entstehung und Progression der diabetischen Kardiomyopathie. Das Ziel dieser Arbeit war es, den myozytären Ca2+-Kreislauf und die Sarkomerfunktion pharmakologisch über eine Steigerung der SERCA2a-Aktivität zu verbessern. Grundlage war die Hypothese, dass eine Hemmung der Proteinkinase C (PKC) die Aktivität von Phosphatasen verringert, dadurch die Phospholamban-Phosphorylierung erhöht und so die SERCA2a-Aktivität steigert. Dazu wurden in diabetischen und nicht-diabetischen Kardiomyozyten die Effekte einer veränderten PKC-Aktivität auf die Ca2+-Regulation und die Sarkomerfunktion der Kardiomyozyten untersucht. Als Modellorganismus für Diabetes mellitus Typ 2 wurden Leptin-Rezeptor-defiziente db/db-Mäuse verwendet. Die Kontrollgruppe stellten männliche db/+-Mäuse ohne diabetische Stoffwechsellage dar. An den jeweils isolierten und elektrisch stimulierten Kardiomyozyten wurden Messungen der Ca2+-Kinetik (Fura-2-Methode) und der Sarkomerlängen durchgeführt. Diese Arbeit zeigt, dass unter PKC-Aktivierung (Phorbol-12-myristat-13-acetat) der myozytäre Ca2+-Kreislauf verlangsamt abläuft. Es wurde weniger Ca2+ aus dem sarkoplasmatischen Retikulum freigesetzt und auch die Geschwindigkeit der Freisetzung und der Aufnahme des Ca2+ war herabgesetzt (jeweils p < 0,0001). Die Sarkomere der Kardiomyozyten kontrahierten weniger stark und die Geschwindigkeit der Kontraktion und Relaxation der Sarkomere war verlangsamt. Eine Inhibierung der PKC (Ruboxistaurin) führte zu einem gesteigerten myozytären Ca2+-Transport. Die freigesetzte Ca2+-Menge und die Geschwindigkeit der Ca2+-Freisetzung und -Eliminierung waren unter der pharmakologischen Behandlung mit Ruboxistaurin signifikant erhöht. Die Sarkomere kontrahierten signifikant stärker und die Kinetik der Kontraktion und Relaxation war erhöht. Eine PKC-Inhibierung bei diabetischer Stoffwechsellage rief eine im Trend gesteigerte Ca2+-Freisetzung hervor (p = 0,28), die Kinetik des Ca2+-Kreislaufs und die Sarkomerfunktion zeigten sich ähnlich zu der Kontrollgruppe ohne Ruboxistaurin. Die Aktivität der PKC stellt offenbar ein zentrales regulatorisches Element im Ca2+-Kreislauf dar und beeinflusst maßgeblich die Sarkomerfunktion - ein potenzielles therapeutisches Ziel bei diabetischer Kardiomyopathie.Epidemiological studies indicate that over 500 million people worldwide are affected by diabetes mellitus, which is often associated with secondary complications. Among these, cardiovascular diseases represent a major burden and are the leading cause of death in diabetic patients. In the contractile apparatus of cardiomyocytes (sarcomeres), calcium ions (Ca2+) mediate the electromechanical coupling between excitation and contraction. Before each heartbeat, the Ca2+ concentration in the cytosol increases by a factor of approximately 100, leading to contraction of the heart. The released Ca2+ is then actively transported back into the Ca2+ store, the sarcoplasmic reticulum, more than 90 % by Ca2+-ATPase SERCA2a, with hydrolysis of ATP, thereby initiating relaxation of the heart muscle cell. In diabetes mellitus, SERCA2a activity is diminished, resulting in impaired intracellular Ca2+ handling. This contributes to dysfunctional contraction and relaxation and plays a key role in the pathogenesis and progression of diabetic cardiomyopathy. The aim of this study was to improve myocyte Ca2+ cycling and sarcomere function pharmacologically by enhancing SERCA2a activity. The underlying hypothesis was that inhibition of protein kinase C (PKC) would reduce phosphatase activity, thereby increasing phospholamban phosphorylation and subsequently SERCA2a activity. To test this, the effects of altered PKC activity on Ca2+ handling and sarcomere function were investigated in both diabetic and non-diabetic cardiomyocytes. Leptin receptor-deficient mice (db/db) were used as a model organism for type 2 diabetes mellitus, while heterozygous db/+ mice with normal metabolism served as the control group. Measurements of Ca2+ kinetics (Fura-2 method) and sarcomere length were performed on isolated and electrically stimulated cardiomyocytes. The results demonstrate that PKC activation (via phorbol-12-myristate-13-acetate) slows down myocyte Ca2+ cycling. Ca2+ release from the SR was reduced, and both the rates of release and reuptake were significantly diminished (p < 0.0001). Sarcomeres showed weaker contractions and reduced kinetics of both contraction and relaxation. Conversely, PKC inhibition with ruboxistaurin enhanced myocytic Ca2+ handling. The amount of Ca2+ released, as well as the rates of release and clearance, were significantly increased (p>0.05). Sarcomere shortening was more pronounced, and the kinetics of contraction and relaxation were accelerated. PKC inhibition in diabetic metabolism only caused a trend toward increased Ca2+ release (p = 0.28), while the kinetics of Ca2+ circulation and sarcomere function were similar to those of the control group without ruboxistaurin. PKC activity appears to be a key regulatory element in the Ca2+ cycle and significantly influences sarcomere function - a potential therapeutic target in diabetic cardiomyopathy. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Pharmakologie und Klinische Pharmakologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 05.08.2026 | |||||||
| Dateien geändert am: | 05.08.2026 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.02.2026 | |||||||
| Datum der Promotion: | 21.08.2026 |
