@phdthesis{Mages2021,
  author    = {Mages, Christine Maria Gabriele},
  title     = {Effekt von Mitofusin 2 Defizienz auf die IP\(_3\)-induzierte mitochondriale Calciumregulation in Kardiomyozyten},
  doi       = {10.25972/OPUS-23796},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-237966},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Das Herz ist physiologisch auf einen fein regulierten und ausgeglichenen bioenergetischen Energiehaushalt angewiesen, um auf akute Belastungssituationen ad{\"a}quat reagieren zu k{\"o}nnen und oxidativen Stress zu vermeiden. Ca2+ reguliert zentral sowohl die zyklischen Kontraktions-/Relaxationsprozesse (ECC) als auch unmittelbar den mitochondrialen Metabolismus. Der ECC liegt in den Kardiomyozyten die Ca2+- Freisetzung durch die RyR2 zu Grunde; die IP3 Rezeptoren des sarkoplasmatischen Retikulums (SR) f{\"u}hren davon unabh{\"a}ngig zu einer Ca2+ Freisetzung aus dem SR. Diese IP3R vermittelten Signale werden in den r{\"a}umlich nahe gelegenen Mitochondrien zum Teil {\"u}ber den mRyR1 in die mitochondriale Matrix aufgenommen und stimulieren dort langfristig die oxidative Phosphorylierung und den Erhalt der antioxidativen Kapazit{\"a}t. Die enge r{\"a}umliche N{\"a}he zwischen SR und Mitochondrien wird durch Strukturproteine wie Mitofusin 2 (Mfn2) erg{\"a}nzt, die das SR mit der {\"a}ußeren Mitochondrienmembran koppeln und so die Ca2+-Interaktion beeinflussen. Ziel der Arbeit war, den Effekt von Mfn2 Defizienz auf die IP3 induzierte mitochondriale Ca2+-Regulation in Kardiomyozyten zu evaluieren. Dazu erfolgten Fluoreszenzf{\"a}rbungen an adulten isolierten Ventrikelkardiomyozyten kardiospezifischer Mfn2 Knock-Out (KO) M{\"a}usen bzw. deren wildtypischen Geschwistertieren (WT). Erhobene Parameter umfassten das mitochondriale Ca2+, das mitochondriale Membranpotenzial, die mitochondriale Superoxidbildung und mitochondriale ATP-Gehalt. Die Ergebnisse best{\"a}tigten eine Signalachse, bei der die Stimulation von isolierten murinen Kardiomyozyten mit dem IP3 Agonisten ET-1 zu einer mitochondrialen Ca2+ Aufnahme f{\"u}hrte, dem Erhalt des mitochondrialen Membranpotenzials diente und der ATP Gehalt stiegt. Bei induzierter kardiospezifischer Ablation von Mfn2 geht diese SR-mitochondriale Interaktion verloren, und es entstand ein energetisches Defizit sowie eine verminderte Superoxidbildung. Bei beta-adrenerger Stimulation mit Isoproterenol (ISO) resultierte in WT zwar eine mitochondriale Ca2+-Aufnahme, allerdings ein Abfall des ATP-Gehaltes. In den Mfn2 defizienten Kardiomyozyten zeigte sich eine Steigerung des ATP-Gehaltes auch auf beta-adrenerge Stimulation, die einen energetischen Kompensationsmechanismus in den Mfn2 KO Tieren vermuten l{\"a}sst. Dies identifiziert Mfn2 als kritische Strukturkomponente f{\"u}r die basale bioenergetische Adaptation der durch IP3R-mRyR1 vermittelten Signalachse unter physiologischen Bedingungen.},
  subject      = {SR/Mitochondriales Feedback},
  language  = {de}
}
@article{SeidlmayerMagesBerbneretal.2019,
  author    = {Seidlmayer, Lea K. and Mages, Christine and Berbner, Annette and Eder-Negrin, Petra and Arias-Loza, Paula Anahi and Kaspar, Mathias and Song, Moshi and Dorn, Gerald W. and Kohlhaas, Michael and Frantz, Stefan and Maack, Christoph and Gerull, Brenda and Dedkova, Elena N.},
  title     = {Mitofusin 2 is essential for IP3-mediated SR/Mitochondria metabolic feedback in ventricular myocytes},
  series = {Frontiers in Physiology},
  volume    = {10},
  journal   = {Frontiers in Physiology},
  number    = {733},
  issn      = {1664-042X},
  doi       = {10.3389/fphys.2019.00733},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-199141},
  year      = {2019},
  abstract  = {Aim: Endothelin-1 (ET-1) and angiotensin II (Ang II) are multifunctional peptide hormones that regulate the function of the cardiovascular and renal systems. Both hormones increase the intracellular production of inositol-1,4,5-trisphosphate (IP\(_3\)) by activating their membrane-bound receptors. We have previously demonstrated that IP\(_3\)-mediated sarcoplasmic reticulum (SR) Ca\(^{2+}\) release results in mitochondrial Ca\(^{2+}\) uptake and activation of ATP production. In this study, we tested the hypothesis that intact SR/mitochondria microdomains are required for metabolic IP\(_3\)-mediated SR/mitochondrial feedback in ventricular myocytes. Methods: As a model for disrupted mitochondrial/SR microdomains, cardio-specific tamoxifen-inducible mitofusin 2 (Mfn2) knock out (KO) mice were used. Mitochondrial Ca\(^{2+}\) uptake, membrane potential, redox state, and ATP generation were monitored in freshly isolated ventricular myocytes from Mfn2 KO mice and their control wild-type (WT) littermates. Results: Stimulation of ET-1 receptors in healthy control myocytes increases mitochondrial Ca\(^{2+}\) uptake, maintains mitochondrial membrane potential and redox balance leading to the enhanced ATP generation. Mitochondrial Ca\(^{2+}\) uptake upon ET-1 stimulation was significantly higher in interfibrillar (IFM) and perinuclear (PNM) mitochondria compared to subsarcolemmal mitochondria (SSM) in WT myocytes. Mfn2 KO completely abolished mitochondrial Ca\(^{2+}\) uptake in IFM and PNM mitochondria but not in SSM. However, mitochondrial Ca2+ uptake induced by beta-adrenergic receptors activation with isoproterenol (ISO) was highest in SSM, intermediate in IFM, and smallest in PNM regions. Furthermore, Mfn2 KO did not affect ISO-induced mitochondrial Ca\(^{2+}\) uptake in SSM and IFM mitochondria; however, enhanced mitochondrial Ca\(^{2+}\) uptake in PNM. In contrast to ET-1, ISO induced a decrease in ATP levels in WT myocytes. Mfn2 KO abolished ATP generation upon ET-1 stimulation but increased ATP levels upon ISO application with highest levels observed in PNM regions. Conclusion: When the physical link between SR and mitochondria by Mfn2 was disrupted, the SR/mitochondrial metabolic feedback mechanism was impaired resulting in the inability of the IP\(_3\)-mediated SR Ca\(^{2+}\) release to induce ATP production in ventricular myocytes from Mfn2 KO mice. Furthermore, we revealed the difference in Mfn2-mediated SR-mitochondrial communication depending on mitochondrial location and type of communication (IP\(_3\)R-mRyR1 vs. ryanodine receptor type 2-mitochondrial calcium uniporter).},
  language  = {en}
}