Einfluss der Proteinkinase A und der Ca2+/Calmodulin-abhängigen Proteinkinase II auf den Reperfusionsschaden und die Funktion des Sarkoplasmatischen Retikulums in isolierten Kardiomyozyten

Abstract

Laut Angaben des Statistischen Bundesamtes zählt der Myokardinfarkt - wie auch in den Jahren zuvor - erneut zu den häufigsten Todesursachen in Deutschland. Therapie der Wahl ist das schnelle Wiedereröffnen der verschlossenen Koronararterien, die Reperfusion, die jedoch zu einem myokardialen Reperfusionsschaden führt. Nicht nur die Aktivierung der PKA, sondern auch die Beeinflussung der CaMK ll versprechen potentielle Ansätze in der myokardialen Reperfusionstherapie.Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es zum einen, die Auswirkungen einer PKA- und einer CaMK ll-Beeinflussung während der Reperfusion auf den myokardialen Reperfusionsschaden zu untersuchen und zu vergleichen und zum anderen die dafür verantwortlichen zellulären Mechanismen herauszufinden. Hierzu wurde ein Modell hypoxisch-reoxygenierter isolierter Kardiomyozyten verwendet, in dem zuerst in einer Reihe von Versuchen beide Kinasen inhibiert wurden. Anschließend wurde mit Isoproterenol eine beta-adrenerge Stimulation zur Aktivierung der PKA simuliert. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass sowohl eine Inhibition der PKA durch H89 als auch eine Inhibition der CaMK ll durch KN 93 den myokardialen Reperfusionsschaden auf zellulärer Ebene verstärken.Eine Aktivierung der PKA durch Isoproterenol schützt die Kardiomyozyten vor dem Reperfusionsschaden. Dieser protektive Effekt ist auf eine Verminderung der reperfusionsinduzierten Ca2+-Oszillationen und konsekutiver Reduktion der Hyperkontraktur und Nekrose zurückzuführen. Die Protektion vor dem Reperfusionsschaden wird über eine erhöhte Ca2+-Speicherung in das Sarkoplasmatische Retikulum vermittelt.Folglich ist in kommenden klinischen Studien zur akuten Reperfusionstherapie nach einem Myokardinfarkt die Applikation von Aktivatoren der PKA via perkutaner Koronarintervention (PCI) möglich, um etwaige systemische Nebenwirkungen zu verhindern.

According to the Federal Statistical Office, myocardial infarction is one of the most frequent causes of death in Germany. The preferred therapy is rapid reperfusion of the closed coronary arteries which however in itself leads to myocardial reperfusion injury . Not only does the influence of PKA but also that of CaMK ll promise potential approaches to prevent heart failure after myocardial infarction.The aim of the present study was to examine and compare the effects of PKA and CaMK ll during reperfusion in the setting of reperfusion injury on the one hand and to identify the responsible cellular mechanisms on the other hand. For this purpose a model of hypoxic-reoxygenation on isolated cardiomyocytes was used in which both kinases were first inhibited in a series of experiments. Subsequently, a beta-adrenergic stimulation with Isoproterenol was applicated to activate the PKA.The results of the present study show that inhibition of PKA by H89 as well as of CaMK ll by KN 93 lead to an increase of myocardial reperfusion injury on cellular level. An activation of PKA by Isoproterenol protects the cardiomyocytes against reperfusion injury. This protective effect is due to a decrease in reperfusion induced Ca2+-oscillations with consecutive reduction in hypercontracture and necrosis. The protection against reperfusion injury is established by an increased Ca2+-storage into the sarcoplasmic reticulum.For therapy of reperfusion injury after myocardial infarction it is possible to apply activators of PKA via percutaneous coronary intervention (PCI) in order to prevent systemic adverse effects.