Zytosolische Na+ Homöostase in Kardiomyozyten der Maus mit chronischer beta1-adrenerger Stimulation

Abstract

Einleitung: Bei Mäusen mit einer kardiospezifischen Überexpression des beta1-Rezeptors (beta1-TG) kommt es durch den Einfluss von chronischer adrenerger Stimulation zu einer Entwicklung von Herzinsuffizienz. Hierbei scheint eine erhöhte zytosolische Ca2+-Belastung der Kardiomyozyten ursächlich an der Progredienz der Erkrankung beteiligt zu sein. Die Ursachen dieser Störung der Ca2+-Homöostase sind bisher jedoch unklar. Die intrazelluläre Na+-Homöostase spielt über den sarkolemmalen Na+-Ca2+ Austauscher eine wichtige Rolle in der kardiomyozytären Ca2+-Regulation. Wir überprüften daher ob eine gestörte Na+-Homöostase der beta1-TG Maus in Form einer erhöhten zytosolischen Na+-Konzentration ([Na+]i) möglicherweise bereits in der Frühphase der Herzinsuffizienz vorliegt. Methoden: Es wurde ein epifluoreszenzmikroskopischer Messplatz zur Verwendung des fluoreszierenden Farbstoffs SBFI-AM (Na+-Indikator) modifiziert. [Na+]i wurde auf bekannte Werte gebracht indem man Kardiomyozyten variablen Lösungen mit definierter [Na+] in Gegenwart der Na+-K+-Ionophore Gramicidin aussetzte. Das Fluoreszenzsignal von einzelnen mit SBFI beladenen Kardiomyozyten bei Exzitationswellenlängen von 340 und 380 nm wurde gemessen und die 340/380 nm Fluoreszenz-Ratio in Bezug auf die bekannten [Na+]i in der jeweiligen Zelle kalibriert. Mit dieser Methode konnten ventrikuläre Kardiomyozyten junger (Alter:8-9 Wochen) beta1-TG Mäuse und solche gleichaltriger Wildtyp (WT)-Mäuse isoliert und [Na+]i ratiometrisch bestimmt werden. Ergebnisse: Der epifluoreszenzmikroskopische ratiometrische Messplatz konnte erfolgreich modifiziert werden. SBFI wurde in vivo in den Mauskardiomyozyten kalibriert. Neben stabilen Fluoreszenzsignalen zeigte sich hierbei aber auch ein unerwarteter, farbstoffunabhängiger Abfall der emittierten Fluoreszenz gleich nach der Permeabilisation der Zelle, vereinbar mit einer Oxidierung von NADH. Aufbauend auf den erhobenen Daten wurde ein Algorithmus zur Kompensation dieses Abfalls entwickelt. Sowohl in Ruhe als auch bei 1 Hz und 3 Hz Stimulation zeigte sich ein Trend zu erhöhtem [Na+]i in Kardiomyozyten der beta1-TG Maus verglichen mit WT-Kardiomyozyten.Conclusio: Ratiometrische [Na+]i-Messungen in Mauskardiomyozyten erfordern eine Berücksichtigung des farbstoffunabhängigen Signalabfalls nach der Zellpermeabilisation. Es zeigt sich ein Trend zur zytosolischen [Na+]-Erhöhung in jungen beta1-TG Mäusen. Dieses erhöhte [Na+]i in der Frühphase des myokardialen Remodelings könnte zur gestörten Ca2+-Homöostase und damit zur Progression von chronischer Herzinsuffizienz beitragen.

Datum der Bewilligung	2011
Originalsprache	Deutsch (Österreich)
Gradverleihende Hochschule	Medizinische Universität Graz
Betreuer/-in	Frank Heinzel (Betreuer*in)