Strukturelle und funktionale Veränderungen der atrialen Kalzium-Freisetzungseinheit im Herzinsuffizienzmodell durch Junctophilin-2-Knockdown

Eikenbusch, Benjamin

dc.contributor.advisor	Lehnart, Stephan E. Prof. Dr.
dc.contributor.author	Eikenbusch, Benjamin
dc.date.accessioned	2021-03-05T12:43:44Z
dc.date.available	2021-03-25T00:50:03Z
dc.date.issued	2021-03-05
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-1597-9
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8469
dc.language.iso	deu	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc	610	de
dc.title	Strukturelle und funktionale Veränderungen der atrialen Kalzium-Freisetzungseinheit im Herzinsuffizienzmodell durch Junctophilin-2-Knockdown	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Structural und functional changes of the atrial calcium release unit in a heart failure model induced by junctophilin 2 knockdown	de
dc.contributor.referee	Katschinski, Dörthe Prof. Dr.
dc.date.examination	2021-03-18
dc.description.abstractger	In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen des herzspezifischen Tamoxifen-vermittelten Junctophilin-2(JPH2)-Knockdowns in Mäusen auf Struktur und Funktion der Atrien und atrialer Kardiomyozyten (AM) untersucht. Die atriale JPH2-Proteinexpression vor dem Knockdown betrug im Western-Blot etwa 20 % verglichen mit dem Ventrikel. Adulte transgene Mäuse der Linie MerCreMer(MCM)-shJPH2 zeigten nach einmaliger i.p.-Injektion von 40 mg/kg Körpergewicht Tamoxifen ein atriales JPH2-Proteinexpressionsniveau von etwa 42 % im Vergleich zu MCM-Mäusen als Kontrolle. Alle Tiere überlebten die zwei Wochen dauernde Beobachtungsphase. Proteinbiochemisch war das Verhältnis der Expression von JPH2 zu Ryanodinrezeptor-Typ-2(RyR2) signifikant vermindert, ebenso wie die Expression von Proteinkinase-A(PKA)-abhängig phosphoryliertem RyR2-pS2808. Die RyR2-Expression selbst war unverändert. Die Expression der sarkoendoplasmatischen Kalziumpumpe (SERCA2a) und Caveolin-3(Cav3) war signifikant erhöht. Echokardiographisch führte der JPH2-Knockdown zu atrialem und ventrikulärem Funktionsverlust bei strukturell (histologisch) unveränderten Herzen, nämlich Abwesenheit von Dilatation, Hypertrophie und Fibrose. Lebend-isolierte AM waren ebenfalls nicht hypertrophiert, zeigten aber in der Live-Membranfärbung (di8-ANEPPS) eine starke Proliferation des transversal-axialen Tubulus(TAT)-Netzwerks, insbesondere der axialen Tubuli (AT). In Immunfluoreszenzuntersuchungen fixierter AM zeigte sich eine bisher unbekannte differenzielle Verteilung von JPH2 in große junktionale und kleine nichtjunktionale Cluster. Junktionales JPH2 war mit AT assoziiert. Die Cluster-Morphologie junktionaler PKA-hochphosphorylierter RyR2-Kanäle entlang AT war nach JPH2-Knockdown gestört, ebenso waren TAT-assoziierte spannungsabhängige Kalziumkanal(CaV1.2)-Cluster verkleinert. Elektrokardiographisch war die atrioventrikuläre Erregungsüberleitung nach JPH2-Knockdown verlangsamt. Diese Ergebnisse veranschaulichen, dass der JPH2-Knockdown zu atrialer Dysfunktion und pathologischem Remodeling führte, jedoch ohne jegliche Mortalität (bis zu vier Wochen nach Tamoxifenbehandlung), atriale Hypertrophie, Dilatation oder Fibrose. Unsere Daten belegen zusammenfassend eine molekulare Störung atrialer junktionaler Membrankomplexe (JMC) nach herzspezifischem JPH2-Knockdown.	de
dc.description.abstracteng	In this work, the effects of a cardiac-specific tamoxifen-mediated junctophilin-2 (JPH2) knockdown in mice on structure and function of the atria and atrial cardiomyocytes (AM) were investigated. Atrial JPH2 protein expression before knockdown was approximately 20% compared with the ventricle. Adult transgenic mice of the MerCreMer(MCM)-shJPH2 line showed an atrial JPH2 protein expression level of about 42% compared with MCM mice as control after a single i.p. tamoxifen injection of 40 mg/kg body weight. All animals survived the two-week observation period. In Western Blots, the ratio of JPH2 to ryanodine receptor type 2 (RyR2) expression was significantly decreased, as was the expression of protein kinase A (PKA) dependent phosphorylated RyR2-pS2808. RyR2 expression itself was unchanged. Expression of the sarcoendoplasmic calcium pump (SERCA2a) and caveolin-3 (Cav3) were significantly increased. Echocardiographically, JPH2 knockdown resulted in atrial and ventricular loss of function in structurally (histologically) unchanged hearts, namely absence of dilatation, hypertrophy, and fibrosis. Living isolated AM also lacked signs of hypertrophy but live cell imaging (di8-ANEPPS) showed a strong proliferation of the transverse axial tubule (TAT) network, especially the axial tubules (AT). Immunofluorescence studies of fixed AM via STED and confocal imaging revealed a previously unknown differential distribution of JPH2 into large junctional and small nonjunctional clusters. Junctional JPH2 was associated with AT. Cluster morphology of highly phosphorylated junctional RyR2 channels along AT was disrupted after JPH2 knockdown, and TAT-associated voltage-gated calcium channel (CaV1.2) clusters were also reduced. Electrocardiographically, atrioventricular excitatory conduction was slowed after JPH2 knockdown. These results illustrate that JPH2 knockdown resulted in atrial dysfunction and pathological remodeling but without any mortality (up to 4 weeks after tamoxifen treatment), atrial hypertrophy, dilatation, or fibrosis. In summary, our data demonstrate molecular disruption of atrial junctional membrane complexes (JMC) after cardiac-specific JPH2 knockdown.	de
dc.contributor.coReferee	Meyer, Thomas Prof. Dr.
dc.subject.eng	TATS	de
dc.subject.eng	JPH2	de
dc.subject.eng	JP2	de
dc.subject.eng	Knockdown	de
dc.subject.eng	Junctophilin-2	de
dc.subject.eng	CRU	de
dc.subject.eng	JMC	de
dc.subject.eng	Tamoxifen	de
dc.subject.eng	RNA interference	de
dc.subject.eng	Atria	de
dc.subject.eng	Atrial cardiomyocytes	de
dc.subject.eng	Heart failure	de
dc.subject.eng	Pathological remodeling	de
dc.subject.eng	Atrial dysfunction	de
dc.subject.eng	RyR2	de
dc.subject.eng	STED	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0005-1597-9-5
dc.affiliation.institute	Medizinische Fakultät	de
dc.subject.gokfull	Medizin (PPN619874732)	de
dc.description.embargoed	2021-03-25
dc.identifier.ppn	1750713942

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Human- und Zahnmedizin [2873]

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