Funktionelle Relevanz der reaktiven Sauerstoffspezies-bildenden Enzyme NADPH-Oxidase 4 und p66shc in kardialen Mitochondrien unter physiologischen und pathologischen Bedingungen

Abstract

Große Mengen an reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) induzieren oxidativen Stress, der über eine Veränderung der Zellfunktion zur Schädigung des Herzens beitragen kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei ROS-bildende Enzyme unter physiologischen und pathologischen Bedingungen charakterisiert. Die NAPDH-Oxidase 4 (NOX4) ist überwiegend an der Plasmamembran lokalisiert und bildet ROS nach Interaktion mit dem Protein p22phox. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob NOX4 auch in kardialen Mitochondrien lokalisiert ist und dort zur ROS-Bildung beiträgt. Dafür wurden die ROS-Produktion und die Proteinmenge von NOX4 in linksventrikulären (LV) Mitochondrien von Wildtyp (WT) und NOX4 knockout (NOX4 KO)-Mäusen und unter Verwendung der NOX-Inhibitoren GKT136901 und VAS2780 analysiert. Beide Inhibitoren hemmten die ROS-Produktion von WT- und NOX4 KO-Mitochondrien gleichermaßen. Die mitochondriale Proteinmenge von NOX4 und p22phox lag unterhalb der Detektionsgrenze. Die vorliegenden Daten legen nahe, dass NOX4 unter physiologischen Bedingungen keine Relevanz für die mitochondriale ROS-Produktion des LV hat. Das Adaptorprotein p66shc transloziert durch hypertrophe Stimuli vermehrt in die Mitochondrien, fördert dort die ROS-Bildung und trägt damit zur LV-Hypertrophie bei. Die Rolle von p66shc bei der rechtsventrikulären (RV) Hypertrophie (RVH) ist unklar und wurde im Rahmen dieser Arbeit bei der Maus am Modell der durch Pulmonalarterien Banding (PAB)-induzierten RVH untersucht. Die mitochondriale ROS-Bildung, die Funktion von RV-Kardiomyozyten sowie die Morphologie und Funktion des RV wurden drei Wochen nach PAB in WT- und p66shc knockout (p66 KO)-Mäusen analysiert. PAB induzierte in WT-Mäusen eine RVH und eine verminderte Herzfunktion, beeinflusste jedoch nicht die mitochondriale ROS-Produktion oder die Funktion von RV-Kardiomyozyten. Die Deletion von p66shc veränderte weder die basale mitochondriale ROS-Produktion noch die Funktion der Kardiomyozyten, allerdings war die kardiomyozytäre Verkürzung von p66 KO-RV nach PAB beeinträchtigt. Dies hatte jedoch keinen Einfluss auf die Herzfunktion oder das Ausmaß der RVH. p66shc-vermittelte ROS sind daher nicht mit der Entstehung der RVH assoziiert.