Die Rolle der Mitogen-aktivierten Proteinkinasen beim Phänomen der ischämischen Präkonditionierung am Schweineherzen
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Zusammenfassung
Der Hintergrund der Arbeit war die Beobachtung der ischämischen Präkonditionierung (Ischämietoleranz) am Schweineherzen. Unter ischämischer Präkonditionierung (IP) versteht man das Phänomen der kardialen Konditionierung durch kurze vorgeschaltete Ischämie- und Reperfusionszyklen gegenüber einer nachfolgenden längeranhaltenden Ischämie. Dabei verschiebt sich die Beziehung zwischen entstehender Infarktgröße (Ordinate) und Verschlusszeit (Abszisse) nach rechts. Die Erklärung für dieses Verhalten wurde in der vorliegenden Arbeit in der differentiellen Aktivierung der MAP-Kinasen gesucht. Dabei wurden vor allem drei Transduktionswege entdeckt, welche bei Ischämie und anschließender Reperfusion der linken absteigenden Koronararterie in dem minderdurchbluteten Myokardgewebe aktiviert werden. Es handelt sich um die extrazellulär-Signal-regulierten Proteinkinasen (ERKs), die Stress aktivierten-c Jun-NH2-terminalen Proteinkinasen (SAPKs / JNKs) und die p38-MAPKs, die ebenfalls zur Familie der Stress-aktivierten Proteinkinasen gehören. Die Aktivitätssteigerung der ERKs und SAPKs/JNKs durch kurze Ischämie- bzw. Reperfusionsphasen bewirkte einen Schutz des Myokards vor Infarktentstehung ('survival pathway'). Der sogenannte 'death-pathway' wurde über die p38-MAPKs aktiviert, d.h. sie erlangten ebenfalls Aktivitätssteigerung und bereits -maximum während einer Ischämieperiode, weitere wiederholende ischämische Zustände verringerten jedoch ihre Aktivität und ein folgender Reperfusionszyklus erzielte bereits Aktivitätsverlust bis zum Basiswert. Ihr Aktivitätsanstieg bedeutete im Gegensatz zu dem von ERKs und SAPKs/JNKs signifikant höhere Infarktgrößen. Die Auswirkungen der Blockade der Phosphorylierungskaskaden der MAPKs und deren Determinaten auf die Infarktgröße wurde mit Hilfe von spezifisch MAPKs-inhibierenden Substanzen untersucht. Bestätigung der 'in-vivo' erlangten Ergebnisse der Infarktentstehung erhielten wir durch proteinbiochemische Untersuchungen von Myokardbioptaten. Hierbei wurde Gewebe zu verschiedenen Zeitpunkten der Ischämie und Reperfusion, mit und ohne Substanzapplikationen in Phosphorylierungs- und Aktivitätsbestimmungen untersucht. Der Signalweg der ERKs wurde durch die experimentellen Substanzen PD98059 und UO126 spezifisch an zwei Stellen inhibiert. Eine lokale intramyokardiale Verabreichung der PD- und UO Substanzen mittels einer Mikropumpe direkt in das zu erwartende ischämische Herzgewebe zeigte, dass die Inhibierung eines Phosphorylierungsschrittes dieser Proteinkinasen eine Aufhebung der kardioprotektiven Wirkung eines vorgeschalteten IP-Zyklus bewirkte. Das heißt, in dem Diffusionsbereich der Substanzen entstanden keilförmige Infarkte, die von nicht-nekrotischem, geschütztem Gewebe umgeben waren. Kontrollversuche ohne Substanzapplikation oder die alleinige Infusion des Lösungsmittels der Substanzen verursachten keine Infarzierung des Herzmuskels. Ebenfalls ermöglichte uns dieses Infusionsverfahren die Verabreichung verschiedener Substanzkonzentrationen und die Erstellung von Dosis-Wirkungsprinzipien, die sich für die genannten Substanzen bei semilogarithmischem Maßstab in linearem Verlauf zeigten. Wurde die Phosphorylierungskaskade der p38-MAPKs mit SB203580, einem Imidazolderivat, inhibiert, entstand ein signifikant verzögerter Infarkteintritt, ohne das Auswirkungen auf das Zustandekommen der IP zu beobachten waren. Die systemische und intramyokardiale Infusion von Taxol zeigte eine signifikant erhöhte Infarktgröße und eine vollständige Aufhebung der Kardioprotektion der IP. Dies wurde durch die Inhibition des SAPKs/JNKs-Signalweges verursacht. Beide Applikationsarten des Transkriptionsgiftes Actinomycin-D erzielten eine Aufhebung des Schutzmechanismus von IP mit signifikant gesteigerten Infarktgrößen. Hierbei wurde die Phosphorylierungsintensität aller drei zytosolischen MAPKs inhibiert, jedoch konnte zusätzlich eine starke Verminderung des Phosphorylierungsstatus sowie des m-RNA-Levels der MAPKs-spezifischen Transkriptionsfaktoren c-Jun, Elk-1, c-Myc und ATF-2 festgestellt werden.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Wettenberg : VVB Laufersweiler 2002