Kontraktion und Kompensation iNOS-überexprimierender Mauskardiomyozyten - Vittur, Sebastian Bernhard Frederik; Justus Liebig University Giessen (My University, 2013)
In der hier vorliegenden Arbeit wurden anhand eines Modells transgener, herzspezifisch überexprimierender iNOS-Mäuse, die Auswirkungen einer hohen iNOS-Aktivität auf die Expression von u.a. Apoptosemarkern, Hypertrophiemarkern, Kalzium-Handling-Proteinen, TGF-beta und SMAD-Proteinen analysiert. Zudem wurde erstmals die Wirkung iNOS-abhängigen NOs auf die Kontraktilität vereinzelter, isolierter Kardiomyozyten untersucht. Die TGiNOS- Herzen zeigten, trotz einer 1600-fach gesteigerten iNOS-Genexpression, keine Anzeichen erhöhter Hypertrophie oder Apoptose. TGF-beta, welches beim Übergang von einer angepassten Hypertrophie zur Apoptose stark exprimiert wird, wurde in den TGiNOS-Herzen verringert exprimiert. Die TGFbeta-Target-Gene DAPK-1, welches Apoptose induziert, sowie Collagen-1, welches Fibrose induziert, wurden unverändert exprimiert. Tendenziell verringert ist die sog. Bax/Bcl2-Ratio, was auf ein anti-apoptotisches Milieu in TGiNOS-Herzen hinweist. Einzig das TGF-beta-Target-Gen SMAD7, ein allerdings inhibitorisch wirkendes SMAD-Protein, wurde TGF-beta-unabhängig stark erhöht exprimiert. Neben dieser kompensatorischen Veränderung innerhalb der SMAD-‐Signalkaskade, war bei einer nachweislich erhöhten SMAD-Bindungsaktivität, eine verringerte Aktivität der R-SMADs 2 und 3 und des Co-SMADs 4 darstellbar. Die Bindungsaktivität des Transkriptionsfaktors AP-1, der für die Ausbildung NO-/TGF-beta-abhängiger Apoptose in TGiNOS-Herzen notwendig ist, ist nicht erhöht. Die TGiNOS-Kardiomyozyten zeigten eine basal erhöhte Kontraktilität, was auf die positiv inotrope NO-Wirkung zurückzuführen ist. Zusätzliche L-Arginin-Gaben führten in den TGiNOS-Kardiomyozyten zu einer Reduktion der Kontraktilität, die jedoch signifikant besser war als bei den Wildtyp-Kardiomyozyten. Eigeneffekte des L-Arginin ließen sich durch vergleichende Messungen an WT-Kardiomyozyten ausschließen. Die basal erhöhte Kontraktilität ließ sich unter beta-adrenerger Stimulation durch Isoprenalin-Gabe bei den TGiNOS-Kardiomyozyten kaum steigern, übertraf aber dennoch die Kontraktionsparameter der WT-Kardiomyozyten unter adrenerger Stimulation. Die verringerte beta-adrenerge Stimulierbarkeit konnte nicht auf Veränderungen der beta-Rezeptoren zurückgeführt werden. Diese wurde unverändert exprimiert. Die signifikant verringerte Expression der SERCA 2A, bei unveränderter Phospholamban-Expression, scheint ein Kompensationsmechanismus gegen die positiv inotrope NO-Wirkung zu sein.Zusätzliche Gabe von TGF-beta1 führt in TGiNOS-Kardiomyozyten zu einer ausgeprägten Verringerung der Kontraktionsparameter. Gabe von 3ng/ml TGF-beta führte zum vollständigen Verlust der Kontraktilität. Dies ist ein Indiz für die immense Bedeutung eines verringerten TGF-beta-Spiegels bei gleichzeitig erhöhten iNOS-abhängigen NO-Leveln in iNOS-transgenen Kardiomyozyten.
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