Entwicklung und Erprobung eines in-vitro-Modellsystems zur Untersuchung von lastabhängigen Regulationsvorgängen der myokardialen Genexpression
Das Ziel dieser Arbeit war es, eine Steuerung zu entwickeln, mit der es möglich ist, in einer vorhandenen Langzeitkulturanlage Muskelstreifenpräparate aus Kaninchenherzen unter isotonischen Bedingungen kontrahieren zu lassen. Dies ermöglicht es, differenziert den Einfluss von Vor- oder Nachlast auf die Expression von SERCA2a (Sarkoplasmatisches-Retikulum-Calcium-ATPase, Isoform 2A) in isolierten Kaninchen-Herzmuskelpräparaten zu untersuchen. Diese Untersuchungen könnten möglicherweise wichtige Hinweise auf die Regulationsmechanismen der SERCA2a-Expression bei kardialer Hypertrophie oder Herzinsuffizienz liefern.Ausgehend von einer offenen Muskelkulturanlage wurde eine praktikable und unkomplizierte Steuerung mittels eines softwaregesteuerten PID-Reglers realisiert. Anhand funktioneller physiologischer Messwerte konnte gezeigt werden, dass die Steuerung die an sie gesetzten Anforderungen erfüllte und die Herzmuskelstreifen in einer offenen Kultur über sechs Stunden isotonisch kontrahierten. Zur Validierung der Anlage wurden funktionelle Messwerte, die in dieser Anlage gewonnen wurden, mit denen aus Versuchen verglichen, in denen Muskelpräparate in einer Langzeitkulturanlage isometrisch kontrahierten. Diese Werte verhielten sich annähernd identisch. Dies zeigt, dass die entwickelte Steuerung ein geeignetes Modell für die Langzeitkultur von isotonisch kontrahierenden Herzmuskelstreifen über sechs Stunden darstellt. Zur weiteren Validierung und zur Überprüfung eines möglichen Einflusses von isotonischer Dehnung auf die Genexpression wurde die SERCA2a-mRNA-Konzentration in isotonisch kontrahierenden Muskelstreifen mit der von gedehnt bzw. ungedehnt isometrisch kontrahierenden Präparaten verglichen. Dabei zeigte sich eine signifikante Überexpression von SERCA2a-mRNA in Präparaten aus gedehnten isometrisch kontrahierenden Versuchen gegenüber den ungedehnt isometrisch bzw. isotonisch kontrahierenden Präparaten; die letzteren beiden zeigten eine beinahe identische SERCA2a-mRNA-Expression. Isometrische Dehnung über 6 Stunden führt demnach zu einer SERCA2a-Überexpression auf mRNA-Ebene. Im Vergleich von isotonisch und isometrisch kontrahierenden Präparaten ergeben sich Hinweise auf eine SERCA2a-Expressionsregulation durch den Einfluss der Nachlast. Der Stellenwert dieser ersten Ergebnisse muss jedoch noch in Zukunft durch weitere Experimente überprüft werden.Somit ist es gelungen, eine Steuerung zu entwickeln, die es ermöglicht, Muskelstreifenpräparate über einen Zeitraum von 6 Stunden isotonisch kontrahieren zu lassen. Die gewonnenen funktionellen sowie biochemischen Messwerte sind mit denen isometrisch kontrahierender Muskelpräparaten vergleichbar.
610 Medizin, Gesundheit, Medicine, isotonische Muskelkontraktionen, Langzeitkultur, myokardiale Dehnung, SERCA2a-Expression, Herzmuskelstreifenkultur, Herzhypertrophie, isotonic muscle contractions, long-term culture, myocardial stretch, cardiac muscle strip culture, cardiac hypertrophy, 44.85, MED 411: Kardiologie
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