TY  - THES
A1  - Rother, Tobias
T1  - Die Plasmamembran-Kalzium-ATPase im Myokard
T1  - The plasma membrane calcium ATPase in the myocardium
N2  - Die Plasmamembran Kalzium-ATPase (PMCA) ist ein in den meisten eukaryontischen Zellen exprimiertes Enzym. Sie katalysiert den Transport von Kalziumionen aus der Zelle und besitzt gegenüber Kalzium eine hohe Affinität jedoch geringe Transportkapazität. Trotz der guten biochemischen Charakterisierung der Pumpe ist ihre Funktion in Zellen wie Kardiomyozyten, die zusätzlich über andere Kalzium-Transportsysteme wie den Natrium/Kalzium-Austauscher verfügen, weiterhin unklar. Erste Ergebnisse aus dem eigenen Labor an PMCA-überexprimierenden L6-Myoblasten zeigten einen Einfluss des Enzyms auf deren Wachstum und Differenzierung. Um diese Erkenntnisse auf den Herzmuskel zu übertragen war im Vorfeld ein transgenes Rattenmodel generiert worden, welches die hPMCA4CI unter einem myokardspezifischen Promotor überexprimierte. Dieses Modell stand für die vorliegende Arbeit zur weiteren Charakterisierung zur Verfügung. Untersucht wurde zunächst das Wachstumsverhalten von Primärkulturen neonataler Kardiomyozyten unter Stimulation mit fetalem Kälberserum, Noradrenalin und dem Platelet Derived Growth Factor BB, jeweils im Vergleich zwischen transgenen und Wildtyp-Kardiomyozyten. Dabei zeigte sich ein beschleunigtes Wachstum der PMCA-überexprimierenden Zellen. In einem zweiten Ansatz wurden Untersuchungen angestellt, um die subzelluläre Lokalisation der PMCA innerhalb der Herzmuskelzelle aufzudecken. Dabei wurden im Speziellen die Caveolae als Ort der möglichen Lokalisation untersucht, kleine, ca. 50-100 nm große Einstülpungen der Plasmamembran, mit charakteristischer Lipid- und Proteinzusammensetzung, darunter auch viele Rezeptoren und Signaltransduktionsmoleküle. Insgesamt konnte mit den Methoden der Detergenzextraktion, Doppelimmunfluoreszenz, Präparation Caveolae-reicher Membranen und Immunpräzipitation gezeigt werden, dass die PMCA zu einem großen Teil in Caveolae lokalisiert ist. Zusätzlich konnte in der Immunpräzipitation eine Interaktion der PMCA mit dem Caveolae-assoziierten Zytoskelettprotein Dystrophin dargestellt werden. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die PMCA über eine Steuerung der lokalen Kalziumkonzentration im Bereich der Caveolae modulierend in wachstumsregulierende Signaltransduktionswege von Kardiomyozyten eingreifen kann.
N2  - The plasma membrane calcium ATPase (PMCA) is an enzyme expressed in most eucariotic cells. It catalyses the transport of calcium ions out of the cell and has a high calcium affinity but only a low transportation capacity. Despite the good biochemical characterization of the pump, its function remains unclear in cells like cardiomyocytes that have other calcium transporting systems like the sodium-calcium-exchanger. First results from the own laboratory examining PMCA overexpressing L6-myoblasts showed an influence of the enzyme on cellular growth and differentiation. To transfer these results to the heart muscle, a transgene rat model, overexpressing the hPMCA4CI under the control of a myocardium specific promoter, had been generated in advance. This model was now available for further characterization. First the growth pattern of primary cultures of neonatal cardiomyocytes was studied under stimulation with fetal calf serum, norepinephrine and the platelet derives growth factor BB in comparison of transgene and wildtype cardiomyocytes. These experiments showed an accelerated growth of the PMCA-overexpressing cells. Additionally to these experiments further tests were done to unravel the PMCA’s subcellular localization within the cardiomyocyte. The caveolae were especially examined as places of the potential localization, small invaginations of the plama membrane, about 50-100 nm in diameter, with a characteristic lipid and protein pattern, among them many receptors and signal transduction molecules. With the methods of detergent extraction, double immunofluorescence staining, preparation of caveolae-rich membranes and immunoprecipitation it was shown, that a high percentage of the PMCA is localized in caveolae. In addition to that an interaction of the PMCA with the caveolae associated cytoskeletal protein dystrophin could be shown. In conclusion these results indicate, that the PMCA can modulate growth regulating signal transduction pathways of cardiomyocytes by controlling the local caveolar calcium concentration.
KW  - Plasmamembran-Kalzium-ATPase
KW  - PMCA
KW  - Kalzium
KW  - Myocard
KW  - Caveolae
KW  - Wachstum
KW  - transgene Ratten
KW  - plasma membrane calcium ATPase
KW  - PMCA
KW  - calcium
KW  - myocardium
KW  - caveolae
KW  - growth
KW  - transgene rats
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-916
ER  - 
TY  - THES
A1  - Knauer, Sebastian
T1  - Regulation des Tonus glatter Gefäßmuskelzellen bei die hPMCA4b überexprimierenden Mäusen
T1  - Regulation of vascular tone in animals overexpressing the sarcolemmal calcium pump
N2  - Die Mechanismen, die den Tonus glatter Gefäßmuskelzellen im Organismus regulieren, sind noch nicht vollständig verstanden. Diese Arbeit beschäftigt sich im speziellen mit der Rolle der sarkolemmalen Kalzium-ATPase PMCA (plasma membrane calmodulin-dependent calcium ATPase), die Kalziumionen aus der Zelle pumpt. Insbesondere ihre physiologische Relevanz neben dem sehr effektiven Na+/Ca2+-Austauscher ist spekulativ. Transgene Mäuse, die die humane Isoform 4b der Pumpe unter Kontrolle des für arterielle glatte Gefäßmuskelzellen spezifischen SM22alpha Promotors überexprimieren, wurden auf Expression des Proteins untersucht. Isolierte Aortenringe der transgenen Tiere zeigten eine stärkere Kontraktionsantwort in KCl-Lösung verglichen mit Wildtypmäusen. Die endothel-abhängige Relaxationsantwort auf Acetylcholin nach Vorkontraktion mit Noradrenalin war nicht unterschiedlich verglichen mit Kontrolltieren (76 +/- 8% versus 79 +/- 8% der maximalen Relaxation; n = 12, n.s.).Deendothelialisierte Aortenringe transgener Tiere zeigten eine stärkere maximale Kontraktion auf KCl (100 mmol/l) im Vergleich zu Kontrollmäusen (86 +/- 6% versus 68 +/- 7% des zu Beginn des Experiments eingestellten Referenzwertes in KCl; p<0,05; n=6). Inkubation der deendothelialisierten Gefäßringe mit L-NAME (L-N(G)-Nitroarginin-Methyl-Ester; 10-5 mol/l) resultierte in einer insgesamt stärkeren Kontraktion auf KCl-Stimulus verglichen mit der Kontraktionsantwort ohne L-NAME Vorinkubation (p<0,05; n=5). Effekte einer basalen NO-Produktion konnten so demaskiert werden. Die maximale Kontraktion auf KCl-Stimulus nach Vorbehandlung mit L-NAME zeigte keine Unterschiede zwischen transgenen und Wildtyp-Tieren. Analog zu diesen Ergebnissen zeigten deendothelialisierte Aortenringe von nNOS-knockout Mäusen verglichen mit solchen von Kontrolltieren eine signifikant höhere Kontraktion in KCl-Lösung (151 +/- 5% versus 131 +/- 6% des Referenzwerts in KCl-Lösung; p <0.05; n=5). In einem Modell zusammengefasst legen diese Ergebnisse eine Funktion der Plasmamembran-Kalzium-ATPase nahe in der sie die Aktivität der glattmuskulären Ca2+/Calmodulin-abhängigen neuronalen NO-Synthase inhibiert. Die physikalische Interaktion beider Proteine konnte in dieser Arbeit gezeigt werden. Die PMCA stellt damit ein weiteres regulatorisches Agens des glattmuskulären Gefäßtonus dar.
N2  - The mechanisms governing vascular smooth muscle tone are incompletely understood. In particular, the role of the sarcolemmal calcium pump PMCA (plasma membrane calmodulin-dependent calcium ATPase), which extrudes Ca2+ from the cytosol, and its importance compared to the sodium/calcium exchanger remain speculative. Chraracteristics of PMCA were examined in transgenic mice overexpressing the human PMCA4b under control of the arterial smooth muscle-specific SM22alpha promoter after verification of the expression of PMCA4b in smooth muscle cells of these animals. This resulted in increased smooth muscle contraction in aortic rings compared to littermate controls. In PMCA-overexpressing mice, endothelium-dependent relaxation of norepinephrine-preconstricted aortic rings to acetylcholine did not differ from wild type controls (76 +/- 8% versus 79 +/- 8% of maximum relaxation; n = 12, n.s.). De-endothelialized aortas of transgenic mice exhibited stronger maximum contraction to KCl (100 mmol/l) compared to controls (86 +/- 6% versus 68 +/- 7% of reference KCl contraction at the beginning of the experiment; p <0.05; n=6). Preincubation of de-endothelialized vessels with the nitric oxide synthase (NOS) inhibitor l-NAME (l-N(G)-nitroarginine methyl ester) (10-5 mol/liter) resulted in a stronger contraction to KCl (p <0.05 versus without l-NAME; n=5), thus unmasking vasodilatory effects of inherent NO production. Maximum contraction to KCl in PMCA mice did not differ from controls after preincubation with l-NAME. In analogy to the results in PMCA-overexpressing mice, contractions of de-endothelialized aortas of neuronal NOS-deficient mice to KCl were significantly increased compared to controls (151 +/- 5% versus 131 +/- 6% of reference KCl contraction; p <0.05). In conclusion, this data suggest a model in which the sarcolemmal Ca2+ pump down-regulates activity of the vascular smooth muscle Ca2+/calmodulin-dependent neuronal NOS by a functionally relevant interaction. Physical interaction of both proteins was shown by coprecepitation Therefore, the PMCA represents a novel regulator of vascular tone.
KW  - PMCA
KW  - NOS
KW  - SM22alpha
KW  - glatte Muskelzelle
KW  - Gefäßmuskeltonus
KW  - PMCA
KW  - NOS
KW  - SM22alpha
KW  - smooth muscle
KW  - vascular tone
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-12228
ER  - 
TY  - THES
A1  - Telkamp, Myriam
T1  - Untersuchung der funktionellen Interaktion zwischen der sarkolemmalen Calcium-ATPase und der neuronalen NO-Synthase
T1  - Research on the functionel interaction between the sarcolemmal calcium-ATPase and the neuronal no-synthase
N2  - Die Plasmamembrancalcium-ATPase (PMCA) konnte als Interaktionspartner und Inhibitor der neuronalen NO-Synthase (nNOS) in Kardiomyozyten identifiziert werden. PMCA und nNO-Synthase kommen in Caveolae von Kardiomyocyten vor. Humane PMCA4b überexprimierende Rattenherzen zeigen ex vivo eine signifikant höhere cGMP-Konzentration als wildtypische Rattenherzen. Das Ergebnis kann in mit PMCA4b und nNOS transfizierten wildtypischen und PMCA4b-überexprimierenden Kardiomyozyten bestätigt werden. Je höher die PMCA-Konzentration während der Transfektion ist, desto niedriger wird die Induktion von cGMP bei gleichbleibender nNOS-Transfektionskonzentration. Auffällig sind die absolut höheren Werte bei einer deutlich niedrigeren x-fachen Induktion von cGMP in PMCA4b-überexprimierenden Zellen. Dies deutet auf eine Anpassungsreaktion der transgenen Kardiomyozyten auf den inhibitorischen Effekt der PMCA auf die neuronale NO-Synthase.
N2  - In cardiomyocytes the plasma membrane calcium/calmodulin-dependent calcium-ATPase (PMCA) interacts with the neuronal NO-synthase (nNOS) as a downregulator. PMCA and nNOS are localized to caveolae in cardiomyocytes. Human PMCA4b overexpressing rathearts show a significant higher concentration of cGMP than wildtyp hearts. The result was proved in cardiomyocytes transfected with PMCA4b and nNOS expression constructs. Increasing PMCA4b expression reduced nNOS-dependent cGMP dramatically in a dose-dependent manner. The results show that PMCA4b overexpressing cardiomyocytes are producing more cGMP than wildtyp cells. On the other hand is the induction of cGMP in PMCA4b overexpressing cardiomyocytes much lower than in wildtyp cells. These results indicate that an adaptation of the PMCA4b overexpressing cardiomyocytes concerning the downregulation of neuronal NO-synthase takes place.
KW  - PMCA
KW  - NO-Synthase
KW  - Kardiomyozyten
KW  - cGMP
KW  - Transfektion
KW  - PMCA
KW  - NO-Synthase
KW  - cardiomyocyte
KW  - cGMP
KW  - transfection
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5386
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