• Deutsch
    • English
  • English 
    • Deutsch
    • English
  • Login
Item View 
  •   Home
  • Medizin
  • Human- und Zahnmedizin
  • Item View
  •   Home
  • Medizin
  • Human- und Zahnmedizin
  • Item View
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Einfluss des α1(I)-Kollagens auf die Aktionspotentiale von frühen aus embryonalen Stammzellen differenzierten Kardiomyozyten

Influence of α1(I)-Collagen on Action Potentials in Early Stage Cardiomyocytes Derived from Embryonic Stem Cells

by Stefan Neef
Doctoral thesis
Date of Examination:2011-07-06
Date of issue:2011-07-04
Advisor:Prof. Dr. Lars S. Maier
Referee:Prof. Dr. Lars S. Maier
Referee:Prof. Dr. Wolfram-Hubertus Zimmermann
Referee:Prof. Dr. Dr. Thomas Crozier
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1036

 

 

Files in this item

Name:neef_stefan.pdf
Size:1.82Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
ViewOpen

The following license files are associated with this item:


Abstract

English

Type-I collagen is the main component of the cardiac extracellular matrix (ECM). Knockout (KO) of α1(I)-collagen is embryonically lethal. In-vitro-differentiation of cardiomyocytes from murine embryonic stem cells (ESDC, embryonic stem cell derived cardiomyocytes), however, allows to investigate the influence of α1(I)-collagen-KO on the developemt of cardiomyocates. Earlier research had shown that in this KO at the beginning of their differentiation, clusters of ESDC show lower frequencies of spontaneous contractions than the wildtype (WT). This work investigated the influence of α1(I)-collagen-KO on action potentials (AP) and spontaneous membrane depolarisation by patch clamp measurements in early ESDC as compared to the WT. For this, a technique had to be established that allows these investigations without prior enzymatic digestion of the collagen. At the beginning of cardiac myocyte differentiation, the KO shows higher AP amplitudes. This can be explained by an only very rare occurrence of early pacemaker type AP in the KO, which appears to be due to initially strongly accelerated cardiac differentiation in the KO. This, however, does not explain that KO myocytes initially show lower spontaneous action potential frequencies, so that other mechanisms must be relevant for this phenomenon. These differences do equalise during the first days of ESDC differentiation. Surprisingly, however, new differences between KO and WT develop as differentiation progresses: KO myocytes now show increasingly higher spontaneous AP frequencies and faster spontaneous diastolic membrane depolarisation as well as faster de- and repolarisation of APs. These results for the first time show a direct influence of ECM components on electropyhsiologic differentiation and electrophysiologic properties of cardiaomyocytes. This influence of collagen on cellular electrophysiology could physiologically play a role in local specialisation of cardiomyocytes during organ development, and, in a pathophysiologic context, serve to overcome increased stiffness of cardiac tissue during contraction in cardiac fibrosis.
Keywords: Embryonic stem cell derived cardiomyocytes ESDC action potential Type-I Collagen extracellular matrix differentiation patch clamp

Other Languages

Kollagen Typ I ist der Hauptbestandteil der Extrazellulärmatrix (ECM) im Herz. Knockout (KO) des α1(I)-Kollagens ist embryonal letal. Mittels in-vitro-Differenzierung von Kardiomyozyten aus murinen embryonalen Stammzellen (ESDC, embryonic stem cell derived cardiomyocytes) kann dennoch der Einfluss des α1(I)-Kollagen-KO auf die Entwicklung von Kardiomyozyten untersucht werden. Frühere Arbeiten hatten gezeigt, dass im KO zu Beginn der Differenzierung ESDC-Cluster niedrigere spontane Kontraktionsfrequenzen zeigen, als im Wildtyp (WT). In der vorliegenden Arbeit wurde deswegen der Einfluss des α1(I)-Kollagen-KO auf die Aktionspotentiale (AP) und spontane Membrandepolarisation von frühen ESDC im Vergleich zum WT mittels Patch-Clamp untersucht. Hierfür wurde zunächst eine Technik etabliert, mit welcher diese Untersuchung auch ohne vorherigen Verdau des Kollagens möglich ist. Es zeigt sich im KO zu Beginn der Differenzierung eine höhere AP-Amplitude. Diese lässt sich durch ein im KO nur noch sehr seltenes Vorkommen früher Schrittmacher-APs erklären, vermutlich bedingt durch eine initial stark beschleunigte kardiomyozytäre Differenzierung im KO. Nicht erklärt werden hierdurch die im KO zunächst niedrigeren spontanen AP-Frequenzen der Zellen, so dass hier andere Mechanismen eine Rolle spielen müssen. Zwar gleichen sich wie erwartet diese Unterschiede zwischen KO und WT in den nächsten Tagen der ESDC-Differenzierung zunächst an. Überraschenderweise bilden sich jedoch im weiteren Verlauf neue Unterschiede zwischen KO und WT heraus: Der KO zeigt nun zunehmend höhere spontane AP-Frequenzen und schnellere spontane Membrandepolarisation sowie eine schnellere De- und Repolarisation der APs. Es konnte damit erstmalig ein direkter Einfluss von ECM-Bestandteilen auf die elektrophysiologische Differenzierung bzw. Eigenschaften von Kardiomyozyten gezeigt werden. Dieser Einfluss des Kollagens auf die Elektrophysiologie der Zellen könnte physiologisch in der lokalen Spezialisierung von Kardiomyozyten in der Organentwicklung eine Rolle spielen und im pathophysiologischen Kontext dazu dienen, die vermehrte Steifigkeit des Gewebes bei Fibrose in der Kontraktion auszugleichen.
Schlagwörter: ESDC embryonale Stammzelle Aktionspotential Kardiomyozyt Kollagen Typ-I Extrazellulärmatrix Differenzierung Patch Clamp
 

Statistik

Publish here

Browse

All of eDissFaculties & ProgramsIssue DateAuthorAdvisor & RefereeAdvisorRefereeTitlesTypeThis FacultyIssue DateAuthorAdvisor & RefereeAdvisorRefereeTitlesType

Help & Info

Publishing on eDissPDF GuideTerms of ContractFAQ

Contact Us | Impressum | Cookie Consents | Data Protection Information
eDiss Office - SUB Göttingen (Central Library)
Platz der Göttinger Sieben 1
Mo - Fr 10:00 – 12:00 h


Tel.: +49 (0)551 39-27809 (general inquiries)
Tel.: +49 (0)551 39-28655 (open access/parallel publications)
ediss_AT_sub.uni-goettingen.de
[Please replace "_AT_" with the "@" sign when using our email adresses.]
Göttingen State and University Library | Göttingen University
Medicine Library (Doctoral candidates of medicine only)
Robert-Koch-Str. 40
Mon – Fri 8:00 – 24:00 h
Sat - Sun 8:00 – 22:00 h
Holidays 10:00 – 20:00 h
Tel.: +49 551 39-8395 (general inquiries)
Tel.: +49 (0)551 39-28655 (open access/parallel publications)
bbmed_AT_sub.uni-goettingen.de
[Please replace "_AT_" with the "@" sign when using our email adresses.]