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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-17106
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/1710/


Mayer, Christian

Veränderungen in Proteom und Metabolismus bei dilatativer Kardiomyopathie Cathepsin L defizienter Mäuse

Alterations in proteome and metabolism of DCM affected Cathepsin L deficient mice

Dokument1.pdf (3.720 KB) (md5sum: dd51b21a694da6a2a01f68455edd9c43)

Kurzfassung in Deutsch

Zusammenfassung
Ausgehend von den beschriebenen morphologischen und funktionellen Aspekten der
dilatativen Kardiomyopathie bei Cathepsin L defizienten Mäusen konnten in dieser
Arbeit weiterführende Erkenntnisse über die Erkrankung gefunden werden. CTSLdefiziente Mäuse zeigen mit durchschnittlich mit 28,4g ein um 20% reduziertes
Körpergewicht im Gegensatz zu gleich alten Kontrolltieren. Obwohl bei anderen
Kardiomyopathien beobachtet, zeigten sich keine eindeutigen Veränderungen in Gehalt
und Aktivität von Gelatinasen und Kollagenasen im ctsl-/--Herzen. Es zeigte sich aber
eine Verdreifachung der Aktivität des lysosomalen Markerenzymes β-Hexosamidase
und einen Aktivitätsanstieg um durchschnittlich 75% der lysosomalen Cathepsine B, D
und E. Bei unveränderter Aktivität des mitochondrialen Markers Zitratsynthase, zeigten
sich deutliche Veränderungen in der messbaren Aktivität der Atmungskettenkomplexe I
und II. Diese war um etwa 40% im ctsl-/--Myokard reduziert. In der
Dichtegradiententrennung der myokardialen Zellorganellen zeigte sich Cytochrom C
und somit Mitochondrien, in fast allen Dichtefraktionen. In der Proteomanalyse des
Ventrikelmyokards 4 bis 12 Monate alter Mäuse wurden 30, der um mindesten 40%
erhöht oder erniedrigt exprimierten Proteine mittels MALDI-TOF und Nanoflow-
HPLC/MS/MS identifiziert. 5 dieser Proteine sind Bestandteile der Atmungskette, 5
sind Stressproteine und 12 sind am Metabolismus beteiligt. Die Atmungskettenproteine
sind Teile der Komplexe I, III, IV und V und sind im Durchschnitt um 40% reduziert,
was sich mit den Messungen der Komplex I und II Aktivität deckt. Die Expression der
Stressproteine deutet auf eine erhöhte Belastung der Zelle mit oxidativem Stress hin.
Bei den stoffwechselaktiven Proteinen deutet sich eine erhöhte Kapazität der Glykolyse,
eine um 30-60% reduzierter Menge der Bestandteile des PDH-Komplexes und eine
doppelte Menge an LDH im ctsl-/- Myokard an.
Zusammenfassend finden sich diese angedeuteten Stoffwechselveränderungen auch in
dilatativen Kardiomyopathien anderer Genese, doch da sämtliche Ergebnisse der
Proteinexpression nur indirekt Hinweise auf die Stoffwechselsituation geben, müssen
die Metabolite selbst bestimmt werden, um mehr über die Erkrankung zu erfahren.
Warum ein Fehlen von Cathepsin L zu einer DCM führt konnte abschließend nicht
geklärt werden.


Kurzfassung in Englisch

Although lysosomal proteases are expressed in the heart at considerable levels, their specific functions in this organ remain elusive. Mice deficient for the lysosomal cysteine protease cathepsin L (CTSL) develop a late onset dilated cardiomyopathy (DCM) that is characterized by cardiac chamber dilation, fibrosis, and impaired cardiac contraction at 12 months of age.
Investigation of the pathogenic sequence of DCM in ctsl-/- mice revealed numerous dysmorphic lysosome-like structures in heart muscle as early as 3 days after birth, while skeletal muscle was not affected. Labeling of the acidic cell compartment of neonatal cardiomyocytes, and detection of lysosomal markers after subcellular fractionation, confirmed increased lysosome content in CTSL deficient myocardium; however, specific storage
materials were not detected. The myocardium of ctsl+/+ and ctsl-/- mice revealed no differences in incidence of cell death, proliferation, and in capillary density during DCM progression.
However, an observed increase in mRNA expression of natriuretic peptides in young adult mice indicate the activation of the adaptive "fetal" gene program, while proteome analysis revealed decreased levels of the sarcomere-associated proteins á-tropomyosin, desmin, and calsarcin 1, as well as considerable changes of metabolic enzymes. Bioinformatic pathway analysis suggested a switch to anaerobic catabolism and impairment of mitochondrial respiration. This interpretation was supported by a 50% reduction in resting state oxygen
consumption and impaired respiration capacity in ctsl-/- myocardial homogenates. In summary, the data indicate an essential role of CTSL for maintaining the structure of the endosomal/lysosomal compartment in cardiomyocytes. Lysosomal impairment in ctsl-/- hearts results in metabolic and sarcomeric alterations that promote DCM development.


SWD-Schlagwörter: Kongestive Herzmuskelkrankheit , Proteomanalyse , Mitochondriopathie , Lysosomale Speicherkrankheit , Oxidative Phosphorylierung
Freie Schlagwörter (deutsch): Cathepsin L , Gelatinase , Kollagenase
Freie Schlagwörter (englisch): Cathepsin L , Proteomeanalysis , dilatative cardiomyopathy , oxidative phosphorylation , 2D PAGE
Institut: Inst. für Molekulare Medizin und Zellforschung
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Peters, Christoph (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 25.01.2005
Erstellungsjahr: 2004
Publikationsdatum: 29.05.2006
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