Kontraktion und Kompensation iNOS-überexprimierender Mauskardiomyozyten

Abstract

In der hier vorliegenden Arbeit wurden anhand eines Modells transgener, herzspezifisch überexprimierender iNOS-­Mäuse, die Auswirkungen einer hohen iNOS-­Aktivität auf die Expression von u.a. Apoptosemarkern, Hypertrophiemarkern, Kalzium-Handling-Proteinen, TGF-beta und SMAD-Proteinen analysiert. Zudem wurde erstmals die Wirkung iNOS-abhängigen NOs auf die Kontraktilität vereinzelter, isolierter Kardiomyozyten untersucht. Die TGiNOS- Herzen zeigten, trotz einer 1600-fach gesteigerten iNOS-­Genexpression, keine Anzeichen erhöhter Hypertrophie oder Apoptose. TGF-­beta, welches beim Übergang von einer angepassten Hypertrophie zur Apoptose stark exprimiert wird, wurde in den TGiNOS-Herzen verringert exprimiert. Die TGFbeta-Target-Gene DAPK-1, welches Apoptose induziert, sowie Collagen-1, welches Fibrose induziert, wurden unverändert exprimiert. Tendenziell verringert ist die sog. Bax/Bcl2-Ratio, was auf ein anti-apoptotisches Milieu in TGiNOS-Herzen hinweist. Einzig das TGF-beta­-Target-Gen SMAD7, ein allerdings inhibitorisch wirkendes SMAD-Protein, wurde TGF-­beta-unabhängig stark erhöht exprimiert. Neben dieser kompensatorischen Veränderung innerhalb der SMAD-­‐Signalkaskade, war bei einer nachweislich erhöhten SMAD-­Bindungsaktivität, eine verringerte Aktivität der R-SMADs 2 und 3 und des Co-SMADs 4 darstellbar. Die Bindungsaktivität des Transkriptionsfaktors AP-1, der für die Ausbildung NO-/TGF-beta­-abhängiger Apoptose in TGiNOS-Herzen notwendig ist, ist nicht erhöht. Die TGiNOS-Kardiomyozyten zeigten eine basal erhöhte Kontraktilität, was auf die positiv inotrope NO-Wirkung zurückzuführen ist. Zusätzliche L-Arginin-Gaben führten in den TGiNOS-­Kardiomyozyten zu einer Reduktion der Kontraktilität, die jedoch signifikant besser war als bei den Wildtyp-Kardiomyozyten. Eigeneffekte des L-Arginin ließen sich durch vergleichende Messungen an WT-Kardiomyozyten ausschließen. Die basal erhöhte Kontraktilität ließ sich unter beta­-adrenerger Stimulation durch Isoprenalin-Gabe bei den TGiNOS-Kardiomyozyten kaum steigern, übertraf aber dennoch die Kontraktionsparameter der WT-Kardiomyozyten unter adrenerger Stimulation. Die verringerte beta­-adrenerge Stimulierbarkeit konnte nicht auf Veränderungen der beta­-Rezeptoren zurückgeführt werden. Diese wurde unverändert exprimiert. Die signifikant verringerte Expression der SERCA 2A, bei unveränderter Phospholamban-­Expression, scheint ein Kompensationsmechanismus gegen die positiv inotrope NO-Wirkung zu sein.Zusätzliche Gabe von TGF-beta1 führt in TGiNOS-­Kardiomyozyten zu einer ausgeprägten Verringerung der Kontraktionsparameter. Gabe von 3ng/ml TGF-beta führte zum vollständigen Verlust der Kontraktilität. Dies ist ein Indiz für die immense Bedeutung eines verringerten TGF-beta­-Spiegels bei gleichzeitig erhöhten iNOS-­abhängigen NO-­Leveln in iNOS-transgenen Kardiomyozyten.