Modulation der Expression und Funktion kardialer Gap Junction Kanäle
Modulation der Expression und Funktion kardialer Gap Junction Kanäle
Dokument öffnen (61.4MB)Art der Hochschulschrift
DissertationPrüfungsdatum
04.01.2024Datum der Veröffentlichung
09.02.2024Erstgutachter
Fleischmann, Bernd K.Zweitgutachter
Müller, Christa E.Metadaten
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Inhalt
Die elektrische Kopplung von Kardiomyozyten (KMs) im Herzen wird durch Connexine (Cx) vermittelt. Diese stellen durch die Bildung von Gap Junctions (GJs) Zell-Zell-Kontakte zwischen benachbarten KMs her. Im Herzmuskel ist Cx43 die vorherrschende Cx-Isoform und daher von großer Bedeutung für die Ausbreitung der elektrischen Erregung (Rodríguez-Sinovas et al. 2021). Nach einem Myokardinfarkt (MI) kommt es zum Absterben der Cx43-exprimierenden KMs, was zur Narbenbildung und Veränderungen der elektrischen Erregungsausbreitung im Herzen führt. Dies begünstigt die Entwicklung von lebensbedrohlichen ventrikulären Tachykardien (VTs).
In der vorliegenden Arbeit wurde die zellbiologische Bedeutung der Cx43-Überexpression (ÜE) im gesunden und infarzierten Mausherzen untersucht. Hierfür wurde ein neues genetisches Modell in vitro und in vivo etabliert, das eine gezielte zellspezifische und zeitlich-induzierbare ÜE von Cx43 ermöglicht. Darüber hinaus wurden wichtige Erkenntnisse bezüglich des anti-arrhythmischen Potenzials einer gezielten Cx43-ÜE in der Herzinfarktnarbe gesammelt.
Es wurden Cx43-Überexpressions-Zelllinien (CAG-floxSTOP-Cx43-P2A-mCherry) in murinen G4 embryonalen Stammzellen (ES) und in HeLa-Zellen generiert und charakterisiert. Fluoreszenzfarbstoff-Diffusions- und sog. FRAP-Experimente belegten die Fähigkeit des exogenen Cx43 zur Ausbildung intakter GJs.
Durch Blastozysteninjektion transgener G4 ES-Zellen wurde ein in vivo Mausmodell (Gt(ROSA)26Sortm1(CAG Cx43-P2A-mCherryloxP)BF) mit zellspezifischer und zeitlich kontrollierbarer ÜE von Cx43 generiert. Das Einkreuzen Tamoxifen-induzierbarer aMHC-MerCreMer- und Periostin-MerCreMer-Mauslinien ermöglichte die spezifische Cx43-ÜE in KMs oder in Myofibroblasten (mFBs) zu einem ausgewählten Zeitpunkt. Nach Tamoxifen-Induktion wurde im Herzen eine deutliche ÜE von Cx43 und mCherry nachgewiesen, die die Vitalität der Tiere nicht beeinflusste. Bei KMs-spezifischer Cx43-ÜE wurde in immunhistologischen Untersuchungen eine Lateralisierung von Cx43 beobachtet. Diese hatte aber weder einen Einfluss auf die Pumpfunktion noch auf die elektrische Vulnerabilität der Mäuse.
Makroskopische und immunhistologische Analysen zeigten, dass eine mFBs-spezifische Cx43-ÜE nach MI nur in der mFBs-reichen Narbe und der BZ auftritt. Es fanden sich mit Hilfe von Detailaufnahmen Hinweise für eine mögliche heterozelluläre Kopplung von KMs und (m)FBs über Cx43-GJs. Außerdem konnte eine verbesserte Pumpfunktion des Herzens festgestellt werden. Besonders relevant ist, dass nach mFBs-spezifischer Cx43-ÜE in elektrophysiologischen Untersuchungen eine deutliche Reduktion der Arrhythmie-Inzidenz in vivo festgestellt wurde. Diese Befunde bestätigen die früheren Ergebnisse der Arbeitsgruppe und zeigen das translationale Potenzial der gezielten ÜE von Cx43 in der Infarktnarbe zur anti-VT Therapie.
Es sind weitere Experimente geplant, um einen besseren Einblick in die Mechanismen der beobachteten Cx43-Effekte zu erhalten.
In der vorliegenden Arbeit wurde die zellbiologische Bedeutung der Cx43-Überexpression (ÜE) im gesunden und infarzierten Mausherzen untersucht. Hierfür wurde ein neues genetisches Modell in vitro und in vivo etabliert, das eine gezielte zellspezifische und zeitlich-induzierbare ÜE von Cx43 ermöglicht. Darüber hinaus wurden wichtige Erkenntnisse bezüglich des anti-arrhythmischen Potenzials einer gezielten Cx43-ÜE in der Herzinfarktnarbe gesammelt.
Es wurden Cx43-Überexpressions-Zelllinien (CAG-floxSTOP-Cx43-P2A-mCherry) in murinen G4 embryonalen Stammzellen (ES) und in HeLa-Zellen generiert und charakterisiert. Fluoreszenzfarbstoff-Diffusions- und sog. FRAP-Experimente belegten die Fähigkeit des exogenen Cx43 zur Ausbildung intakter GJs.
Durch Blastozysteninjektion transgener G4 ES-Zellen wurde ein in vivo Mausmodell (Gt(ROSA)26Sortm1(CAG Cx43-P2A-mCherryloxP)BF) mit zellspezifischer und zeitlich kontrollierbarer ÜE von Cx43 generiert. Das Einkreuzen Tamoxifen-induzierbarer aMHC-MerCreMer- und Periostin-MerCreMer-Mauslinien ermöglichte die spezifische Cx43-ÜE in KMs oder in Myofibroblasten (mFBs) zu einem ausgewählten Zeitpunkt. Nach Tamoxifen-Induktion wurde im Herzen eine deutliche ÜE von Cx43 und mCherry nachgewiesen, die die Vitalität der Tiere nicht beeinflusste. Bei KMs-spezifischer Cx43-ÜE wurde in immunhistologischen Untersuchungen eine Lateralisierung von Cx43 beobachtet. Diese hatte aber weder einen Einfluss auf die Pumpfunktion noch auf die elektrische Vulnerabilität der Mäuse.
Makroskopische und immunhistologische Analysen zeigten, dass eine mFBs-spezifische Cx43-ÜE nach MI nur in der mFBs-reichen Narbe und der BZ auftritt. Es fanden sich mit Hilfe von Detailaufnahmen Hinweise für eine mögliche heterozelluläre Kopplung von KMs und (m)FBs über Cx43-GJs. Außerdem konnte eine verbesserte Pumpfunktion des Herzens festgestellt werden. Besonders relevant ist, dass nach mFBs-spezifischer Cx43-ÜE in elektrophysiologischen Untersuchungen eine deutliche Reduktion der Arrhythmie-Inzidenz in vivo festgestellt wurde. Diese Befunde bestätigen die früheren Ergebnisse der Arbeitsgruppe und zeigen das translationale Potenzial der gezielten ÜE von Cx43 in der Infarktnarbe zur anti-VT Therapie.
Es sind weitere Experimente geplant, um einen besseren Einblick in die Mechanismen der beobachteten Cx43-Effekte zu erhalten.
Schlagwörter
Cx43-Überexpression, Gap Junction Kanäle, Herz, Kardiomyozyten, Myofibroblasten, Ventrikuläre Tachykardie
Klassifikation (DDC)
500 Naturwissenschaften 610 Medizin, GesundheitZugehörige Publikation(en)
https://doi.org/10.3390/cells11040694Niemann, Pia: Modulation der Expression und Funktion kardialer Gap Junction Kanäle. - Bonn, 2024. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5-74107
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5-74107
@phdthesis{handle:20.500.11811/11311,
urn: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5-74107,
author = {{Pia Niemann}},
title = {Modulation der Expression und Funktion kardialer Gap Junction Kanäle},
school = {Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn},
year = 2024,
month = feb,
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In der vorliegenden Arbeit wurde die zellbiologische Bedeutung der Cx43-Überexpression (ÜE) im gesunden und infarzierten Mausherzen untersucht. Hierfür wurde ein neues genetisches Modell in vitro und in vivo etabliert, das eine gezielte zellspezifische und zeitlich-induzierbare ÜE von Cx43 ermöglicht. Darüber hinaus wurden wichtige Erkenntnisse bezüglich des anti-arrhythmischen Potenzials einer gezielten Cx43-ÜE in der Herzinfarktnarbe gesammelt.
Es wurden Cx43-Überexpressions-Zelllinien (CAG-floxSTOP-Cx43-P2A-mCherry) in murinen G4 embryonalen Stammzellen (ES) und in HeLa-Zellen generiert und charakterisiert. Fluoreszenzfarbstoff-Diffusions- und sog. FRAP-Experimente belegten die Fähigkeit des exogenen Cx43 zur Ausbildung intakter GJs.
Durch Blastozysteninjektion transgener G4 ES-Zellen wurde ein in vivo Mausmodell (Gt(ROSA)26Sortm1(CAG Cx43-P2A-mCherryloxP)BF) mit zellspezifischer und zeitlich kontrollierbarer ÜE von Cx43 generiert. Das Einkreuzen Tamoxifen-induzierbarer aMHC-MerCreMer- und Periostin-MerCreMer-Mauslinien ermöglichte die spezifische Cx43-ÜE in KMs oder in Myofibroblasten (mFBs) zu einem ausgewählten Zeitpunkt. Nach Tamoxifen-Induktion wurde im Herzen eine deutliche ÜE von Cx43 und mCherry nachgewiesen, die die Vitalität der Tiere nicht beeinflusste. Bei KMs-spezifischer Cx43-ÜE wurde in immunhistologischen Untersuchungen eine Lateralisierung von Cx43 beobachtet. Diese hatte aber weder einen Einfluss auf die Pumpfunktion noch auf die elektrische Vulnerabilität der Mäuse.
Makroskopische und immunhistologische Analysen zeigten, dass eine mFBs-spezifische Cx43-ÜE nach MI nur in der mFBs-reichen Narbe und der BZ auftritt. Es fanden sich mit Hilfe von Detailaufnahmen Hinweise für eine mögliche heterozelluläre Kopplung von KMs und (m)FBs über Cx43-GJs. Außerdem konnte eine verbesserte Pumpfunktion des Herzens festgestellt werden. Besonders relevant ist, dass nach mFBs-spezifischer Cx43-ÜE in elektrophysiologischen Untersuchungen eine deutliche Reduktion der Arrhythmie-Inzidenz in vivo festgestellt wurde. Diese Befunde bestätigen die früheren Ergebnisse der Arbeitsgruppe und zeigen das translationale Potenzial der gezielten ÜE von Cx43 in der Infarktnarbe zur anti-VT Therapie.
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In der vorliegenden Arbeit wurde die zellbiologische Bedeutung der Cx43-Überexpression (ÜE) im gesunden und infarzierten Mausherzen untersucht. Hierfür wurde ein neues genetisches Modell in vitro und in vivo etabliert, das eine gezielte zellspezifische und zeitlich-induzierbare ÜE von Cx43 ermöglicht. Darüber hinaus wurden wichtige Erkenntnisse bezüglich des anti-arrhythmischen Potenzials einer gezielten Cx43-ÜE in der Herzinfarktnarbe gesammelt.
Es wurden Cx43-Überexpressions-Zelllinien (CAG-floxSTOP-Cx43-P2A-mCherry) in murinen G4 embryonalen Stammzellen (ES) und in HeLa-Zellen generiert und charakterisiert. Fluoreszenzfarbstoff-Diffusions- und sog. FRAP-Experimente belegten die Fähigkeit des exogenen Cx43 zur Ausbildung intakter GJs.
Durch Blastozysteninjektion transgener G4 ES-Zellen wurde ein in vivo Mausmodell (Gt(ROSA)26Sortm1(CAG Cx43-P2A-mCherryloxP)BF) mit zellspezifischer und zeitlich kontrollierbarer ÜE von Cx43 generiert. Das Einkreuzen Tamoxifen-induzierbarer aMHC-MerCreMer- und Periostin-MerCreMer-Mauslinien ermöglichte die spezifische Cx43-ÜE in KMs oder in Myofibroblasten (mFBs) zu einem ausgewählten Zeitpunkt. Nach Tamoxifen-Induktion wurde im Herzen eine deutliche ÜE von Cx43 und mCherry nachgewiesen, die die Vitalität der Tiere nicht beeinflusste. Bei KMs-spezifischer Cx43-ÜE wurde in immunhistologischen Untersuchungen eine Lateralisierung von Cx43 beobachtet. Diese hatte aber weder einen Einfluss auf die Pumpfunktion noch auf die elektrische Vulnerabilität der Mäuse.
Makroskopische und immunhistologische Analysen zeigten, dass eine mFBs-spezifische Cx43-ÜE nach MI nur in der mFBs-reichen Narbe und der BZ auftritt. Es fanden sich mit Hilfe von Detailaufnahmen Hinweise für eine mögliche heterozelluläre Kopplung von KMs und (m)FBs über Cx43-GJs. Außerdem konnte eine verbesserte Pumpfunktion des Herzens festgestellt werden. Besonders relevant ist, dass nach mFBs-spezifischer Cx43-ÜE in elektrophysiologischen Untersuchungen eine deutliche Reduktion der Arrhythmie-Inzidenz in vivo festgestellt wurde. Diese Befunde bestätigen die früheren Ergebnisse der Arbeitsgruppe und zeigen das translationale Potenzial der gezielten ÜE von Cx43 in der Infarktnarbe zur anti-VT Therapie.
Es sind weitere Experimente geplant, um einen besseren Einblick in die Mechanismen der beobachteten Cx43-Effekte zu erhalten.},
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