Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Ca2+ Homöostase in Autophagie-defizienten Kardiomyozyten

Kurzfassung

Hintergrund: Makroautophagie (im Folgenden als Autophagie bezeichnet) ist für die strukturelle sowie funktionelle Homöostase des Herzens essentiell. Mäuse mit defekter Atg5-abhängiger Autophagie entwickeln eine hypertrophe linksventrikuläre Dysfunktion, welche mit erhöhter Suszeptibilität gegenüber β-adrenerger Stimulation einhergeht. Rezente Studien legen nahe, dass Störungen der subzellulären Kalzium (Ca2+) Homöostase ventrikulärer Kardiomyozyten in der Regulation Hypertrophie-assoziierter Gene eine zentrale Rolle spielen und damit mit der Genese der Herzinsuffizienz kausal verbunden sind.

Ziel: Wir haben untersucht, ob Autophagie-Defizienz früh im Leben mit einer gestörten Ca2+ Homöostase assoziiert ist. Derart frühe Veränderungen der intrazellulären Ca2+-Regulation kann zur Entwicklung kontraktiler Dysfunktion und verstärktem Remodeling in Autophagie-defizienten Kardiomyozyten beitragen.

Methoden: Linksventrikuläre Kardiomyozyten wurden von Autophagie-defizienten Mäusen (Atg5-/-, 12-16 Wochen) und ihrer Kontrollgruppe (Atg5+/+) unter Anwendung eines Liberase-basierten Isolationsprotokolls gewonnen. Anschließend erfolgte die Beladung mit dem Ca2+-sensitiven Farbstoff Fluo-4/AM, woraufhin unter Perfusion mit Normal Tyrode (1 mmol/l CaCl2) zyto- sowie nukleoplasmatische Ca2+-Transienten elektrisch stimulierter Kardiomyozyten (1-4 Hz) mittels Konfokalmikroskop aufgezeichnet wurden. Um in Autophagie-defizienten Myozyten potenzielle Alterationen der β-adrenergen Effekte auf die Ca2+-Homöostase zu studieren, wurden diese mit dem β-Agonisten Isoprenalin (10 nmol/l) stimuliert. Im Anschluss erfolgte eine Hochdosis-Koffein-Applikation (30 mmol/l), um den intrazellulären Ca2+ -Speicher zu erfassen.

Ergebnisse: Obschon Atg5-defiziente Myozyten eine erhaltene subzelluläre Ca2+ Homöostase unter basalen Bedingungen sowie akutem β-adrenergem Stress zeigten, konnten wir bei Kardiomyozyten mit defekter Atg5-abhäniger Autophagie abgeschwächte Amplituden sowie eine erhöhte nukleoplasmatische Ca2+ Konzentration unter Hoch-Frequenz-Stimulation feststellen, welcher eine bedeutende Rolle in der Ca2+ abhängigen Transkriptionsregulation zukommen könnte.

Diskussion: Der Verlust Atg5-abhängiger Autophagie resultiert in früh feststellbaren Alterationen der subzellulären Ca2+ Homöostase linksventrikulärer Kardiomyozyten. Aus dieser Studie lässt sich ableiten, dass die kardiale Autophagie für die Präservation der intrazellulären Ca2+ Homöostase unter Stress (i.e. Hoch-Frequenz-Stimulation) essentiell ist und damit in Hinblick auf die Regulation Hypertrophie-assoziierter Gene eine protektive Rolle einnehmen könnte.

Schlagwörter

Autophagie, Kardiomyozyten, Ca2+, Hypertrophie

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2019

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