Modifikation des Hypertrophie-Phänotyps der Myosin-Bindungs-Protein-C defizienten Maus durch Muscle-LIM-Protein
Modification of the hypertrophy-phenotype in Myosin-Binding-Protein-C-deficient mice by Muscle-LIM-Protein
by Martin Braach
Date of Examination:2011-03-01
Date of issue:2011-02-18
Advisor:PD Dr. Harald Kögler
Referee:Prof. Dr. Gerd Hasenfuß
Referee:Prof. Dr. Ali El-Armouche
Referee:Prof. Dr. Martin Oppermann
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
Modification of the hypertrophy-phenotype in Myosin-Binding-Protein-C-deficient mice by Muscle-LIM-Protein Approximately 3% of all citizens in the old West German States are affected by heart insufficiency. Mutations of functional proteins, like Myosin-Binding-Protein-C (MyBPc) and Muscle-LIM-Protein (MLP), are a common etiologic cause. In this dissertation the effect of a complete loss of one (MLPHET) respectively both (DKO) protein codeing genes on heart function was explored. Double-heterozygous mice (DHET) were used as control-group. First echocardiographic functional parameters of the mice in vivo were obtained as well as heart- and bodyweight. Afterwards intact multicellular muscle strips of the heart and the diaphragm were prepared, electrically stimulated and tested on differences in cardiac-contraction-coupling, adrenergic stimulation, calcium-homeostasis, and, after removal of the myocytal membrane, on differences in calcium-sensitivity. Beyond, typical changes in heart tissue due to heart insufficiency like fibrosis and hypertrophy were histologically quantified. Finally a semiquantitative determination of the hypertrophic marker ß-Myosin-Heavy-Chain was carried out. Thereby both MLPHET- and DKO-mice showed in vivo, macroscopic as well as in vitro a considerably restricted heart function compared to control group as well as significantly increased fibrosis and hypertrophy of the heart muscle. Loss of MyBPc in both MLPHET- and DKO-mice led to a significantly increased calcium sensitivity compared to control group. Differences between MLPHET- and DKO-animals were a significantly steeper decline in force-frequency-relationship, a higher post-pause-potentialization as well as an increased myocyte diameter. Thus additional MLP-deficiency in DKO-animals did not increase the adverse effects in heart function but tended even to an ameliorated heart function. However the molecular mechanisms how MLP is involved in hypertrophy cascades are still unclear and need further investigation.
Keywords: heart insufficiency; knock-out-mouse; muscle-lim-protein; myosin-binding-protein c; dilatative cardiomyopathie; hypertrophic cardiomyopathy; congestive heart failure
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Modifikation des Hypertrophie-Phänotyps der Myosin-Bindungs-Protein-C defizienten Maus durch Muscle-LIM-Protein Von einer Herzinsuffizienz sind etwa 3 % der Menschen in den alten Bundesländern betroffen. Ursächlich liegt oft eine genetische Veränderung in Funktionsproteinen vor, zu denen das Myosin-Bindungs-Protein-C (MyBPc) und das Muscle-LIM-Protein (MLP) gehören. In dieser Arbeit wurde anhand eines Mausmodells die Auswirkung des kompletten Ausfalls eines (MLPHET) bzw. beider (DKO) für die Proteine kodierenden Gene auf die Herzfunktion untersucht. Als Kontrollgruppe dienten Tiere mit doppelt-heterozygotem Genotyp (DHET). Dafür wurden zunächst echokardiographische Funktionsparameter in vivo gewonnen, sowie Herz- und Körpergewicht der Mäuse erhoben. Anschließend wurden intakte multizelluläre Muskelstreifen aus dem Herzen sowie aus dem Zwerchfell präpariert, elektrisch stimuliert und mit speziellen Funktionstests auf Unterschiede in der elektromechanischen Kopplung, der adrenergen Stimulationsfähigkeit, der Calciumhomöostase, sowie, nach Entfernung der Zellmembran, der Calciumsensitivität untersucht. Darüber hinaus wurden die typischen Veränderungen bei Herzinsuffizienz im Herzmuskelgewebe wie Fibrose und Hypertrophie histologisch quantifiziert. Schließlich erfolgte im Herzmuskelgewebe die semiquantitative Bestimmung des Hypertrophiemarkers ß-Myosin schwere Kette. Dabei zeigten sowohl die MLPHET- als auch die DKO-Tiere in vivo, makroskopisch als auch in vitro gegenüber der Kontrollgruppe eine deutlich eingeschränkte Herzfunktion sowie eine signifikant erhöhte Fibrosierung und Hypertrophie des Herzmuskels. Der Ausfall von MyBPc in den MLPHET- und den DKO-Tieren führte zu einer signifikant erhöhten Calcium-Sensitivität gegenüber den Kontrolltieren. Unterschiede der MLPHET-Tiere gegenüber den DKO-Tieren bestanden in einem signifikant steileren Abfall in der Kraft-Frequenz-Beziehung, einer stärkeren Post-Pausen-Potenzierung sowie einem größeren Myozytendurchmesser. Die zusätzliche MLP-Defizienz der DKO-Tiere führte also nicht zu einer funktionell stärkeren Beeinträchtigung, sondern sogar zu einer tendenziell besseren Herzfunktion. Die Aufklärung des molekularen Mechanismus , über den MLP in die Hypertrophiekaskade eingebunden ist, bleibt zukünftigen Untersuchungen vorbehalten.
Schlagwörter: Herzinsuffizienz; Knock-out-Maus; Muscle-LIM-Protein; Myosin-Bindungs-Protein C; Dilatative Kardiomyopathie; Hypertrophische Kardiomyopathie;