Die kardiale Phänotypisierung der TASK-1-defizienten Maus

Abstract

TASK-1 gehört zu den Tandem-Kaliumkanälen und wird vor allem am Herzen und im ZNS exprimiert, wo der sogenannte background channel zur Stabilisierung des Aktionpotentials beiträgt. Seine Funktion wird von verschiedenen physiologischen und pathologischen Prozessen sowie unterschiedlichen Pharmaka beeinflusst. Zum besseren Verständnis der Funktion von TASK-1 am Herzen ist eine kardiale Phänotypisierung von TASK-1-defizienten Mäusen vorgenommen worden. TASK-1 (-/-) Mäuse zeigen eine leicht erhöhte Mortalität gegenüber genetisch unveränderten Tieren. Die Wurfstärke als Maß für die Fertilität ist gegenüber anderen Mäusen unverändert. Der Proteinnachweis mittels Western-Blot zeigt keine kompensatorisch veränderte Expression verwandter K2P-Kanäle (TWIK-2; TREK-1). An TASK-1 (-/-)Mäusen kann mittels Echokardiografie keine veränderte Herzmorphologie oder funktionelle Störung nachgewiesen werden. Gravimetrische Parameter (Verhältnis Herzgewicht zu Tibia) entsprechen dem zugrunde liegenden Mäusestamm. Die Aktionspotentialdauer (APD90) ist bei Messungen am spontan schlagenden und am stimulierten isolierten Herzen signifikant verlängert. Bei körperlichen Belastungen (Schwimmen/Laufen auf dem Laufband) zeigen sich die Tiere normal belastbar weisen aber eine höhere mittlere Herzfrequenz auf. Bei telemetrisch abgeleiteten 24-Stunden-EKGs ist eine höhere mittlere Herzfrequenz, aber keine Erhöhung spontan auftretender Arrhythmien nachweisbar. Oberflächen-EKGs zeigen eine Verlängerung der frequenzkorrigierten QT-Zeit. TASK-1-defiziente Mäuse zeigen eine deutlich reduzierte Herzfrequenzvariabilität sowohl in der time domain- als auch der frequency domain Analyse. Bei Insulten des Myokards (Ischämie/Reperfusion) zeigen TASK-1-defiziente Mäuse vergleichbar große Infarktbereiche und Überlebensraten wie TASK-1 (+/+) Mäuse. Die vorgelegten Untersuchungen zeigen, dass TASK-1 zur Repolarisation des kardialen Aktionspotentials und in vivo zur Aufrechterhaltung der Herzfrequenzvariabilität beiträgt.

TASK-1 is a two-pore (K2P) poatssium channel mainly expressed in the nervous system and in the heart where it contributes to action potential stabilisation being a so called background channel . Functionally TASK-1 is influenced by several physiological and pathological conditions as well as pharmacologic substances. For a better understanding of the exact function of TASK-1 in the heart we conducted a cardiac phenotyping of TASK-1 deficient (TASK-1 (-/-)) mice. TASK-1 (-/-) animals show a lightly increased mortality in comparison to genetically unaltered animals. Littersize as indicator for fertility is comparable to TASK-1 (+/+) animals. Proteindetection via Western Blot analysis did not show altered expression of related K2P-channels (TWIK-2, TREK-1). Echocardiography did not reveal changes in heart morphology or functional abnormalities. Gravimetric studies (heartweight : tibia-ratio) corresponded to the underlying mousetribe. Action potential duration (APD90) in sponatneous beating or stimulated isolated hearts was significantly prolonged. Concerning physical exercise (swimming/ running on a treadmill) the animals displayed a normal capacity though they showed higher mean heart rates. In telemetric aquired 24hour-ECGs a higher mean heart rate was obvious but no higher incidence of arrythmias could be shown. Surface ECGs reveal a prolonged rate corrected QT interval. TASK-1 deficient mice have a significantly decreased heart rate variability in time domain- as well as in frequency domain - Analysis. Insults of the myocard via ischemia/reperfusion result in comparable infarct sizes and survival as in TASK-1 (+/+) mice. The presented data show that TASK-1 contributes to cardiac repolarization and in vivo it maintains heart rate variability.