Analysen zur Expression und Funktion von Connexinen während der Skelettmuskelentwicklung und in adulten Skelettmuskelfasern der Maus

Abstract

In dieser Arbeit wurde die Expression von Connexinen während der Skelettmuskelentwicklung und in der adulten Skelettmuskulatur der Maus analysiert. <br /> 1. Ein zentraler Bestandteil der einwandfreien Funktion eines Muskels ist die elektrische Isolation der einzelnen Skelettmuskelfasern untereinander. Über die ektopische Cx43 Expression in adulten Skelettmuskelfasern der Maus sollte diese elektrische Isolation aufgehoben werden und der Einfluss auf die Skelettmuskelphysiologie untersucht werden. Die Analysen wiesen nach, dass Cx43 ektopisch exprimiert in adulten Skelettmuskelfasern in der Plasmamembran lokalisiert war, keine Gap Junctions ausbildete, jedoch eine erhöhte Halbkanalaktivität zeigte. Die ektopische Expression von Cx43 führte zur Erhöhung der Muskelkraftentwicklung, einhergehend mit einer veränderten Genexpression. Zudem zeigten Cx43 ektopisch exprimierende primäre Myotuben geringere Kalziumtransienten nach ATP Stimulation. Es konnte daher nachgewiesen werden, dass Cx43 ektopisch im Skelettmuskel exprimiert die Halbkanalaktivität des Proteins erhöht und so, möglicherweise über purinerge Signalwege, den Muskelphänotyp verändert. <br /> 2. In Rahmen dieser Arbeit wurde zudem die endogene Expression von Cx45 im adulten Skelettmuskel untersucht. Nachdem die Expression über verschieden Methoden verifiziert werden konnte, zeigten Ko-Immunfluoreszens Analysen, das Cx45 in T-Tubuli Membranen und/oder in Terminalen Zisternen des Sarkoplasmatischen Retikulums lokalisiert ist, was die Ausbildung von Gap Junction Kanälen verhindert aber funktionale Halbkanäle ermöglichen könnte.<br /> 3. Die Skelettmuskulatur der Vertebraten entsteht aus mesodermalen Zellen, die sich zu Myoblasten entwickeln, differenzieren, und zu Myotuben fusionieren. In Myoblasten wird Cx43- in Myotuben Cx39 exprimiert. Ablation von Cx43 in vitro führt zur Verzögerung der Myogenese. In Cx39 defizienten Embryonen ist die Myogenese hingegen beschleunigt. Untersuchungen zur Myogenese an Cx39/Cx43 doppelt defizienten Embryonen sollten die Rolle der beiden Connexine während der Myogenese zu verstehen helfen. Analysen an Cx39/Cx43 doppelt defizienten Embryonen zeigten keine Veränderungen in Expressionstärke und Lokalisation myogener Marker im Vergleich zu Cx39 defizienten Embryonen. Sowohl einfach- als auch doppelt defiziente Embryonen bildeten Skelettmuskelfasern aus und waren bewegungsfähig. Diese Untersuchungen zeigten, dass weder Cx39 noch Cx43 notwendig für die Skelettmuskelentwicklung zu sein scheinen.