@phdthesis{Cellini2024,
  author    = {Cellini, Antonella},
  title     = {Die Rolle der Na\(^+\)/K\(^+\)-ATPase in der Herzinsuffizienz},
  doi       = {10.25972/OPUS-29789},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-297894},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Die Na+ /K+ -ATPase (NKA) ist maßgeblich an der Regulation der kardialen Na+ -Hom{\"o}ostase beteilligt. Im Myokard werden haupts{\"a}chlich zwei Isoformen exprimiert: die α1 (NKA-α1) und die α2-Isoform (NKA-α2). Diese beiden Isoformen unterscheiden sich sowohl in ihrer Lokalisation als auch in ihrer zellul{\"a}ren Funktion. So ist die NKA-α1 recht homogen entlang des Sarkolemms zu finden und ist verantwortlich f{\"u}r die Regulation der globalen intrazellul{\"a}ren Na+ -Konzentration ([Na+ ]i). Die NKA-α2 hingegen konzentriert sich haupts{\"a}chlich in den T-Tubuli und beeinflusst {\"u}ber Ver{\"a}nderung der lokalen [Na+ ]i die Ca2+ -Transienten und die Kontraktilit{\"a}t. Im Rahmen einer Herzinsuffizienz wurde eine verminderte Expression und Aktivit{\"a}t der NKA beobachtet. Gleichzeitig werden Inhibitoren der NKA, sogenannte Digitalisglykoside, in fortgeschrittenen Herzinsuffizienz-Stadien eingesetzt. Die Studienlage {\"u}ber den Einsatz dieser Therapeutika ist recht uneinheitlich und reicht von einer verringerten Hospitalisierung bis hin zu einer erh{\"o}hten Mortalit{\"a}t. Ziel dieser Arbeit war es die Folgen einer NKA-α2 Aktivierung w{\"a}hrend einer Herzinsuffizienz mit Hilfe eines murinen {\"U}berexpressionsmodells zu analysieren. 11-Wochen alte M{\"a}use mit einer kardialen NKA-α2 {\"U}berexpression (NKA-α2) und Wildtyp (WT) Versuchstiere wurden einem 8-w{\"o}chigen Myokardinfarkt (MI) unterzogen. NKA-α2 Versuchstiere waren vor einem pathologischem Remodeling und einer kardialen Dysfunktion gesch{\"u}tzt. NKA-α2 Kardiomyozyten zeigten eine erh{\"o}hte Na+ /Ca2+ -Austauscher (NCX) Aktivit{\"a}t, die zu niedrigeren diastolischen und systolischen Ca2+ -Spiegeln f{\"u}hrte und einer Ca2+ -Desensitisierung der Myofibrillen entgegenwirkte. WT Versuchstiere zeigten nach chronischem MI eine sarkoplasmatische Ca2+ -Akkumulation, die in NKA-α2 Kardiomyozyten ausblieb. Gleichzeitig konnte in der NKA-α2 MI Kohorte im Vergleich zu den WT MI Versuchstieren eine erh{\"o}hte Expression von β1-adrenergen Rezeptoren (β1AR) beobachtet werden, die eine verbesserte Ansprechbarkeit gegen{\"u}ber β-adrenergen Stimuli bewirkte. Zudem konnte in unbehandelten Versuchstieren eine Interaktion zwischen NKA-α2 und dem β1AR nachgewiesen werden, welche in der WT Kohorte gr{\"o}ßer ausfiel als in der NKA-α2 Versuchsgruppe. Gleichzeitig zeigten unbehandelte NKA-α2 Kardiomyozyten eine erh{\"o}hte Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber β-adrenerger Stimulation auf, welche nicht mit einer erh{\"o}hten Arrhythmie-Neigung oder vermehrten Bildung reaktiver Sauerstoffspezies einherging. Diese Untersuchungen zeigen, dass eine NKA-α2 {\"U}berexpression vor pathologischem Remodeling und einer kardialen Funktionbeeintr{\"a}chtigung sch{\"u}tzt, indem eine systolische, diastolische und sarkoplasmatische Ca2+ -Akkumulation verhindert wird. Gleichzeitig wird die β1AR Expression stabilisert, wodurch es zu einer verminderten neurohumoralen Aktivierung und einer Durchbrechung des Circulus vitiosus kommen k{\"o}nnte. Insgesamt scheint eine Aktivierung der NKA-α2 durchaus ein vielversprechendes Target in der Herzinsuffizienz Therapie darzustellen. Therapie darzustellen.},
  subject      = {Herzinsuffizienz},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Haebich2023,
  author    = {H{\"a}bich, Hannes Jan},
  title     = {Die kardialen Auswirkungen einer SPRED2-Defizienz im Mausmodell},
  doi       = {10.25972/OPUS-34628},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346286},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {SPRED 2 wirkt inhibitorisch auf den Ras/ERK-MAPK-Signalweg. Im Knockout Mausmodell zeigen sich einige schwerwiegende ph{\"a}notypische Eigenschaften, unter anderem zeigen sich ein genereller Minderwuchs, ver{\"a}nderte hormonelle Regelkreise, neurologische Auff{\"a}lligkeiten, eine deutlich verringerte Lebenserwartung, sowie kardiale Ver{\"a}nderungen. Besonders schwerwiegende SPRED 2 KO typische Auspr{\"a}gungen im Herzen sind hierbei eine myokardiale Fibrosierung, eine myokardiale Hypertrophie und Herzrhythmusst{\"o}rungen. In dieser Arbeit wurden insbesondere kardiale Ver{\"a}nderungen auf Zell- und Proteinebene untersucht. Zur Proteinanalyse der Kardiomyozyten wurden Western Blots und eine Schnittbildgebung angefertigt. F{\"u}r eine funktionelle Untersuchung wurden isolierte vitale Kardiomyozyten mittels Fluoreszenzfarbstoffen untersucht und unter elektrischer Stimulation beobachtet. Desweiteren wurden isolierte Mitochondrien auf ihren Stoffwechsel und eventuelle Defekte hin analysiert. Hierbei konnte gezeigt werden, dass junge SPRED2 KO M{\"a}use keine wesentlichen h{\"a}modynamischen Einschr{\"a}nkungen aufweisen und eine gute Kompensationsf{\"a}higkeit gegen{\"u}ber einer Nachlaststeigerung aufweisen. Auch gezeigt werden konnte, dass Ver{\"a}nderungen im Rahmen der Zellkontraktion beim Kalziumhaushalt und Membranpotential existieren und im Zusammenhang mit einer verminderten Expression von SERCA und CaV1.2 stehen. Bei der Untersuchung von Mitochondrien konnten keine wesentlichen Defizite der mitochondrialen Funktion der SPRED 2 KO M{\"a}use gefunden werden. In diesem Zusammenhang ist die bekannte St{\"o}rung der Autophagie am ehesten Ursache f{\"u}r eine gesteigerte Fibrosierung, sowie der gesteigerten Apoptose der Kardiomyozyten. In Folge dessen k{\"o}nnten die oben beschriebenen Ver{\"a}nderungen des Kalziumhaushaltes der Kardiomyozyten stehen und letztendlich {\"u}ber maligne Herzrhythmusst{\"o}rungen zum vorzeitigen Versterben f{\"u}hren.},
  subject      = {Spred-Proteine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Tomasovic2020,
  author    = {Tomasovic, Angela},
  title     = {Die ERK-ERK Interaktionsfl{\"a}che als therapeutische Zielstruktur zur selektiven Inhibition nukle{\"a}rer ERK1/2-Funktionen zum Schutz vor pathologischer kardialer Hypertrophie},
  doi       = {10.25972/OPUS-15430},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-154304},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die Mitogen-aktivierten Proteinkinasen ERK1/2 (extrazellul{\"a}r Signal-regulierte Kinase 1 und 2) sind die Effektorkinasen der Raf/MEK/ERK-Kaskade und verkn{\"u}pfen externe Stimuli mit der intrazellul{\"a}-ren Antwort, wodurch sie wichtige Schl{\"u}sselmolek{\"u}le der zellul{\"a}ren Signaltransduktion darstellen. Zahlreiche Studien belegen die Beteiligung von ERK1/2 an der Entstehung pathologischer kardialer Hypertrophie. Genauso ist bekannt, dass ERK1/2 anti-apoptotische, kardioprotektive Eigenschaften besitzen. So f{\"u}hrte, wie in dieser Arbeit gezeigt, eine Hemmung der katalytischen ERK1/2-Aktivit{\"a}t durch den MEK-Inhibitor PD98059 zu einer signifikanten Reduktion der hypertrophen Antwort von Kardiomy-ozyten auf den Stimulus Phenylephrin. Dies war allerdings mit einem Anstieg der Apoptoserate in diesen Zellen verbunden, wodurch sich eine Hemmung der totalen ERK-Aktivit{\"a}t als nicht praktika-bel f{\"u}r die Behandlung pathologischer kardialer Hypertrophie herauskristallisierte. In fr{\"u}heren Un-tersuchungen wurde eine Autophosphorylierung von ERK an Threonin 188 (murines ERK2) entdeckt und als Trigger f{\"u}r ERK1/2-vermitteltes hypertrophes Wachstum identifiziert. Diese Autophospho-rylierung steuert die nukle{\"a}re Lokalisation von ERK1/2 und erm{\"o}glicht so die Aktivierung nukle{\"a}rer ERK-Zielproteine sowie hypertrophes Wachstum. Eine Interferenz mit der ERKThr188-Phosphorylierung konnte schon in vitro und in vivo erfolgreich einer pathologischen Hypertrophie entgegenwirken, ohne Einfluss auf physiologisches Herzwachstum oder die zytosolischen, anti-apoptotischen Effekte von ERK1/2 zu nehmen. Einen initialen Schritt f{\"u}r das Zustandekommen dieser Autophosphorylierung an Threonin 188 stellt dabei die Dimerisierung von ERK dar. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Inhibition der ERK-Dimerisierung im Hinblick auf die Behand-lung ERKThr188-vermittelter pathologischer Hypertrophie untersucht. Dabei sollte die endogene ERK-Dimerisierung mithilfe eines selbst generierten Peptids unterbunden werden. In {\"U}bereinstimmung mit den Ergebnissen zu einer dimerisierungsdefizienten ERK2-Mutante (ERK2-Δ4) konnte das Peptid in vitro und in vivo erfolgreich pathologisch hypertrophes Herzwachstum mindern. Dabei f{\"u}hrte es sogar zu einem R{\"u}ckgang des apoptotischen Zelltodes, ausgel{\"o}st durch eine Aortenligation, f{\"u}h-ren. Es zeigte sich, dass das Peptid die nukle{\"a}re Translokation von ERK2 verhindert und dadurch nukle{\"a}re ERK-Substrate geringer aktiviert werden. Da eine Dysregulation in der Raf/MEK/ERK-Kaskade auch die Entstehung von Tumoren beg{\"u}nstigen kann, sollte schließlich untersucht wer-den, ob das Prinzip der Hemmung nukle{\"a}rer ERK-Effekte auch die Proliferation von Krebszellen beeinflussen kann. Es stellte sich heraus, dass die Peptid-vermittelte Hemmung der ERK-Dimerisierung auch die Proliferation von Kolonkarzinomzelllinien mit unterschiedlichen Mutations-stadien der Raf/MEK/ERK-Kaskade reduziert. In der vorliegenden Arbeit konnte somit die Intervention mit der ERK-Dimerisierung als Target der ERKThr188-Autophosphorylierung als translationale Strategie zur Reduktion nukle{\"a}rer ERK-Effekte herausgearbeitet werden. Dies bietet die M{\"o}glichkeit ERK-vermittelte pathologische kardialer Hy-pertrophie und ERK-vermittelte Tumor-Proliferation zu behandeln, ohne kardiotoxische Nebenwir-kungen zu verursachen.},
  subject      = {Herzinsuffizienz},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Strunz2020,
  author    = {Strunz, Patrick-Pascal Holger},
  title     = {Interaktion von TRPC-Ionenkan{\"a}len mit dem Immunophilin FKBP52},
  doi       = {10.25972/OPUS-20429},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204298},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Einleitung: TRPC-Kan{\"a}le spielen eine wichtige Rolle in der Pathologie der Herzinsuffizienz und kardialen Hypertrophie. Diese Effekte werden unter anderem {\"u}ber den Calcineurin-NFAT-Signalweg vermittelt. Ein wichtiger Interaktionspartner und Regulator von TRPC-Kan{\"a}len ist das Protein FKBP52. Mittels eines Yeast Two-Hybrid Systems wurde in einer kardialen cDNA library eine Interaktion zwischen einem C-terminalen Fragment von TRPC3 (AS 742-848), welches außerhalb der bekannten FKBP-Bindungsdom{\"a}ne (AS 703-714) liegt, und FKBP52 beobachtet. Da dies eine weitere Bindungsstelle in FKBP52 vermuten ließ, erzeugten wir ein Fragment von FKBP52, welches FKBP52s genannt wurde und dem die funktionell relevante PPIase I-Dom{\"a}ne mit der bekannten Bindungsstelle fehlt. Eine erste Co-IP zwischen diesem Fragment und TRPC3 war erfolgreich. Ziel: Die Bestimmung, ob die Anwesenheit des verk{\"u}rzten FKBP52 in vivo die Komplexbildung aus TRPC3 bzw. TRPC4 und dem Wildtyp-FKBP52 unterdr{\"u}ckt. Zus{\"a}tzlich, ob FKBP52s die Interaktion zwischen TRPC3 bzw. TRPC4 und Calcineurin in vivo unterbricht und damit die Aktivierung des Calcineurin-NFAT-Signalweges hemmt. Methoden: Co-Immunopr{\"a}zipitationen (Co-IP) wurden mit HEK-293-Zellen durchgef{\"u}hrt, die mit cDNA transfiziert wurden, welche Gene f{\"u}r TRPC3, TRPC4, Calcineurin A und FKBP52s enthielt. Zur Bestimmung der nukle{\"a}ren Translokation von NFATc1 mittels Fluoreszenzmikroskopie wurden HEK-293-Zellen mit TRPC3, TRPC4, GFP-NFATc1 ± FKBP52s transfiziert. Die statistische Analyse erfolgte mit einer One-Way ANOVA. Ergebnisse: In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass FKBP52 sowohl mit TRPC3 als auch mit TRPC4 interagiert. Ebenso wurde festgestellt, dass FKBP52 auch ohne seine katalytische PPIase I-Dom{\"a}ne Bindungen mit TRPC3 bzw. TRPC4 eingeht. Dieses FKBP52-Konstrukt nimmt ebenso an der Komplexbildung mit TRPC3 bzw. TRPC4 und Calcineurin teil. Des Weiteren ließ sich f{\"u}r TRPC3 zeigen, dass unter Stimulation mit Carbachol (GPCR-Agonist) bei Anwesenheit dieses gek{\"u}rzten FKBP52 eine signifikant geringere Aktivierung und Wanderung des Transkriptionsfaktors NFAT in den Nucleus erfolgte. Schlussfolgerung: FKBP52 spielt daher eine wichtige Rolle in dieser Signalkaskade, indem es entscheidend an der Aktivierung von Calcineurin und dessen Rekrutierung zum TRPC-Kanalkomplex beteiligt ist und damit auch an der Aktivierung des Calcineurin-NFAT-Signalweges.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schmid2016,
  author    = {Schmid, Evelyn},
  title     = {Effekte des Raf Kinase Inhibitor Proteins (RKIP) auf β-adrenerge Signalwege, Herzfunktion und die Entwicklung der Herzinsuffizienz},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-142486},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Das Raf kinase inhibitor protein (RKIP) ist ein Kinaseregulator, der im Herzen eine Pr{\"a}ferenz f{\"u}r die G-Protein-gekoppelte Rezeptorkinase 2 (GRK2) zeigt. Die Regulation erfolgt durch direkte Interaktion beider Proteine, wird durch eine PKC-Phosphorylierung an Serin 153 des RKIP induziert und inhibiert die GRK2-vermittelte Phosphorylierung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR). Die GRK2 desensitiviert GPCR und eine Hemmung der GRK2-Aktivit{\"a}t wirkt sich so positiv auf die Ansprechbarkeit von GPCR aus. Die \textbeta-adrenergen Rezeptoren (\textbeta AR) sind im Herzen maßgeblich an der Regulation der kardialen Kontraktilit{\"a}t beteiligt. Erste Zusammenh{\"a}nge zwischen der RKIP-Expression und der kontraktilen Antwort von Kardiomyozyten wurden bereits in einer fr{\"u}heren Arbeit untersucht und best{\"a}tigt. Sie begr{\"u}nden die Fragestellung nach Effekten einer verst{\"a}rkten RKIP-Expression auf \textbeta-adrenerge Rezeptorsignale, Herzfunktion und die Entwicklung der Herzinsuffizienz. Im Rahmen dieses Projektes konnten die Effekte des RKIP auf \textbeta-adrenerge Signalwege detaillierter beschrieben werden. Dabei erwies sich die inhibitorische Funktion auf die GRK2 als rezeptorspezifisch ohne Einfluss auf zytosolische Angriffspunkte der GRK2 zu nehmen. Verst{\"a}rkte \textbeta-adrenerge Signale zeigten sich in neonatalen Kardiomyozyten an Hand der erh{\"o}hten cAMP-Level, PKA-Aktivit{\"a}t, sowie Kontraktionsrate und Relaxationsgeschwindigkeit nach \textbeta-adrenerger Stimulation. Im Einklang damit konnte eine erh{\"o}hte PKA- und CaMKII-Aktivit{\"a}t und eine positive Inotropie in transgenen Tieren, mit herzspezifischer {\"U}berexpression von RKIP, beobachtet werden. Durch Messung des Calcium-\textit{Cyclings} in Kardiomyozyten konnte der Ph{\"a}notyp auf eine verbesserte R{\"u}ckf{\"u}hrung des Calciums, einer daraus resultierenden erh{\"o}hten Calciumbeladung des sarkoplasmatischen Retikulums und einem gesteigerten systolischen Calciumspiegel, zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Die Untersuchung der Phosphorylierung von Calciumkan{\"a}len, L-Typ-Calciumkanal und Ryanodin-Rezeptor 2, die den einw{\"a}rtsgerichteten Calciumstrom vermitteln konnte ihre Beteiligung an der positiv inotropen Wirkung ausschließen. Neben dem kontraktilen Ph{\"a}notyp konnten zus{\"a}tzliche protektive Effekte beobachtet werden. In Modellen, die eine chronische \textbeta-adrenerge Stimulation imitieren, bzw. eine Nachlasterh{\"o}hung induzieren konnte eine Verringerung der interstitiellen Fibrose und der damit assoziierten Marker, gezeigt werden. Mit Hilfe von \textit{in vivo} EKG-Messungen konnte die Neigung zur Ausbildung von Arrhythmien untersucht werden. Auch im Hinblick auf die Anzahl der Extrasystolen waren RKIP-transgene Tiere gesch{\"u}tzt. Infolge der Untersuchung der Ph{\"a}notypen in Deletionshintergr{\"u}nden der einzelnen \textbeta AR-Subtypen (\textbeta\textsubscript{1}AR, \textbeta\textsubscript{2}AR) konnte die positive Inotropie mit den spezifischen Signalwegen des \textbeta\textsubscript{1}AR assoziiert und die protektiven Effekte gegen{\"u}ber den Umbauprozessen und der Arrhythmieneigung dem \textbeta\textsubscript{2}-adrenergen Signalen zugeschrieben werden. Zus{\"a}tzlich best{\"a}tigt sich eine besondere Rolle der G\textalpha\textsubscript{i}-Kopplung des \textbeta\textsubscript{2}AR, durch die er einen hemmenden Einfluss auf die \textbeta\textsubscript{1}AR-Singale nehmen kann. Die Untersuchung einiger Marker, die eine physiologische von einer pathologischen Hypertrophie unterscheiden, konnte das in den RKIP-transgenen M{\"a}usen auftretende Wachstum der Kardiomyozyten als kompensatorische und physiologische Hypertrophie charakterisieren. Zusammengenommen weisen diese Ergebnisse auf eine ausgeglichene Aktivierung der beiden Rezeptoren hin, die sich gegenseitig regulieren und durch die Inhibition der GRK2 in ihrer Anregbarkeit erhalten bleiben. Mittels einer AAV9-vermittelten Gentherapie konnte das therapeutische Potential dieses Prinzips weiter best{\"a}tigt werden, da es die prominentesten Ver{\"a}nderungen w{\"a}hrend der Herzinsuffizienzentwicklung, wie die Verschlechterung der linksventrikul{\"a}ren Funktion, die Dilatation des linken Ventrikels, die Ausbildung von Lungen{\"o}demen und interstitieller Fibrose sowie die Expression von Herzinsuffizienz-assoziierten Genen, verhindern konnte. Auch konnten die Auswirkungen der Deletion des RKIP, die sich durch eine beschleunigte und gravierendere Herzinsuffizienzentwicklung auszeichnet, durch Reexpression von RKIP verhindert werden. Diese Arbeit kann somit zeigen, dass das RKIP eine ausgeglichene Verst{\"a}rkung von \textbeta-adrenergen Signalwegen verursacht, die positiv inotrop und gleichzeitig protektiv wirkt. Dieses Wirkprinzip k{\"o}nnte ferner eine Strategie zur Erh{\"o}hung der Kontraktilit{\"a}t in der Herzinsuffizienz darstellen, die entgegen etablierter Theorien auf der Stimulation beider \textbeta AR basiert.},
  subject      = {Herzinsuffizienz},
  language  = {de}
}