Anpassung des Stoffwechsels und der Atmungskettenfunktionen in pulmonalarteriellen Gefäßmuskelzellen unter chronischer Hypoxie : insbesondere unter Betrachtung der Cytochrom-c-Oxidase Untereinheit 4 Isoform 2

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2018

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-14618

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Im Rahmen der Pathogenese der pulmonalarteriellen Hypertonie (PAH) kommt es zu einem Gefäß-remodeling und zu Proliferation von pulmonalerteriellen glatten Muskelzellen (PAGMZ). Mitochondrien spielen hierbei eine wichtige Rolle in der Krankheitsentwicklung, da sie zentrale Funktionen in der Regulation von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), Calciumhomöostase und Apoptose einnehmen. Nicht zuletzt bildet der mitochondriale Citratzyklus die Drehscheibe des Zellstoffwechsels, und die Atmungskette fungiert als Hauptproduzent von Adenosintriphosphat (ATP).Das Ziel dieser Arbeit war, im Modell der Hypoxie-induzierten PAH Veränderungen der mitochondrialen Atmung zwischen Kontrollzellen und hypoxisch inkubierten Zellen aufzudecken. Dazu wurden isolierte PAGMZ 24 und 48 Stunden mit 1% oder 7% Sauerstofff (O2) hypoxisch inkubiert. Daneben wurden die O2-Affinität und die Atmung an einzelnen Komplexenzymen der Atmungskette untersucht. Ergänzend erfolgte die Analyse der messenger Ribonukelinsäure(mRNA)-Menge von verschiedenen Proteinen der Atmungskette, des Zellstoffwechsels und des mitochondrialen ROS-Stoffwechsels. Die Messungen erfolgten dabei nach 12, 24 und 48 Stunden. Schließlich sollte in dieser Studie untersucht werden, ob eine pharmakologische Intervention mit Dichloroacetat (DCA) Hypoxie-induzierten Veränderungen der Atmung und der Transkiption vorbeugen kann.Es konnte gezeigt werden, dass eine chronische Hypoxieexposition von 1% O2 zu einer verminderten Atmung und zu einer verminderten O2-Affinität in PAGMZ führt. Bei 7% O2 war lediglich die Atmung reduziert. Die Aktivität von Cytochrom-c-Oxidase (Cox) war nur nach chronischer Hypoxieexposition von 1% O2 herabgesetzt.Nach chronischer Hypoxieexposition fanden sich zahlreiche Veränderungen der mRNA-Menge, so waren Glucose Transporter (GLUT) 1 und Lactatdehydrogenase (LDH) a als Vertreter des Zellstoffwechsels erhöht. Succinatdehydrogense (SDH) d, Cox8b und insbesondere Cox4i2 waren ebenfalls teils hochsignifikant hochreguliert. Ferner zeigte sich eine Erhöhung der mRNA-Menge von Superoxid-Dismutase (SOD) 2 als Protein des ROS-Stoffewechsels. Der Apoptose-Marker p66 SH2 containing proto-oncogene (SHC) war verringert exprimiert.Die Proteinkonzentration des bedeutenden Isoenzyms 2 von Cox4 war nach Hypoxieexposition erhöht.Nach Gabe des Pyruvatdehydrogenase-Kinase (PDK) 1-Inhibitors DCA konnte der hypoxische Effekt auf Cox, aber nicht auf die Respiration inhibiert werden. Durch Gabe von DCA konnte die mRNA von LDHa im Vergleich zu alleinig hypoxisch inkubierten Zellen weiter gesteigert werden. Die mRNA von PDK1, Cox4i2 und Cox8b war verringert. Zusammenfassend könnte DCA somit über eine Reduktion des Laktatspiegels einen antiproliferativen Effekt aufweisen, den man möglicherweise therapeutisch nutzen könnte.

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