Clin Res Cardiol 98, Suppl 1, April 2009

V235 - Mitochondrien-generierte Radiakalproduktion initiiert die Reperfusions-induzierte Calciumüberladung in kardialen Endothelzellen
 
J. S. Butz1, H. M. Piper2, S. C. Peters1
 
1Physiologisches Institut, Universität Giessen, Giessen; 2Geb. 16.11, Ebene 01, Raum 56, Rektor Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Düsseldorf;
 
Nach simulierter Ischämie zeigen kardiale Endothelzellen in der Reperfusion, trotz der Präsenz von Sauerstoff und Nährstoffen, eine deutliche Verstärkung der cytosolischen Ca2+ (Cai) Überladung. Frühere Studien am Modell kultivierter kardialer mikrovaskulärer Endothelzellen der Ratte (CMEC) konnten zeigen, dass ein Ca2+-Influx und eine Freisetzung aus dem ER diesen weiteren Anstieg auslösen. Den NCX/NHE-Tandemmechanismus konnten wir dabei ursächlich ausschließen.
Wir vermuten, dass es während der Reoxygenation zur Generierung von ROS kommt. Dies kann einerseits die ATP Synthese in den Mitochondrien beeinträchtigen und andererseits die PLCγ über ROS aktivieren, was den erneuten Ca2+-Anstieg verursacht.
CMEC wurden für 40 min einer azidotischen Hypoxie ausgesetzt, gefolgt von einer 40minütigen Reoxygenation (pH 7,4; 2,5mM Glucose). Ergebnisse wurden fluoreszenzoptisch mittels DCF, Mag-Fura und Fura-2 sowie mittels Westernblotanalyse gewonnen. Fluoreszenzoptische Daten (n ≥ 4 ± s.e.m.) wurden Hintergrund-korrigiert.
Ergebnisse: In der Reoxygenation kommt es zu einem Anstieg der ROS, der durch den Scavenger Trolox reduziert wird (DFC in %: 312±54 Reox. 40 min vs. mit Trolox 141±12*,* p<0,05). Der gleiche Effekt kann erzielt werden durch den Mitochondrien-spezifischen Scavenger MitoQ (110±18* vs. Kontr.,* p<0,05), wohingegen Apocynin, ein Hemmstoff der NADPH-Oxidase, keinen Effekt zeigt (332±44 vs. Kontr., n.s.). Nach kurzfristiger ATP Erholung tritt innerhalb von 40 min Reoxygenation ein ATP Verlust auf, der durch MitoQ verhindert wird (MagFura in a.u.: 1,15±0,02 Reox. 40 min vs. mit MitoQ 1,04±0,01*,* p<0,05), aber unbeeinflusst ist durch Apocynin (1,16±0,02 vs. Kontr., n.s.). TTFA, ein Komplex II Inhibitor, verhindert gleichfalls den ATP-Verlust (1,07±0,02 vs. Kontr. *,* p<0,05). Cai wird durch MitoQ ebenfalls signifikant verhindert (Fura-2 Ratio: 1,40±0,02 Reox. 40 min vs. mit MitoQ 1,18±0,01*,* p<0,05). PLCγ Phosphorylierung ist erhöht nach 5 min Reoxygenation (pPLCγ/tPLCγ 130% der Kontrolle) und wird durch den Scavenger Trolox reduziert (pPLCγ/tPLCγ 112%).
Schlussfolgerung: ROS werden in der Reoxygenation in der Atmungskette der Mitochondrien generiert, wodurch die initial in der Reoxygenation wieder einsetzende ATP Synthese im weiteren Verlauf gestört wird. Dadurch gerät die Endothelzelle in einen Energiemangel, vergleichbar mit Ischämiebedingungen. Zudem aktivieren ROS die PLCγ, wodurch die Ca2+ Freisetzung aus dem ER initiiert wird. Gesamtergebnis ist der Reperfusions-induzierte Ca2+ Anstieg, der -wie unsere Ergebnisse zeigen- durch MitoQ verhindert werden kann. Dies lässt neue Ansätze in der Therapie des Endothelschadens erhoffen.
 

http://www.abstractserver.de/dgk2009/ft/abstracts/V235.htm