Die Bedeutung der mitochondrialen Ca2+-Aufnahme während der elektronischen Kopplung für die Energetik und den Redoxstatus in Kardiomyozyten

• Applicant: Professor Dr. Christoph Maack
• Subject Area: Cardiology, Angiology
• Term: from 2005 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 17240672

Bei der chronischen Herzinsuffizienz kommt es zu pathologischen Veränderungen der elektromechanischen Kopplung, der mitochondrialen Energetik sowie zum vermehrten Entstehen reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in Kardiomyozyten, welche zu kontraktiler Dysfunktion, Hypertrophie und Apoptose beitragen. Während der elektromechanischen Kopplung verbrauchen Kardiomyozyten grosse Mengen an Energie in Form von ATP, welches durch oxidative Phosphorylierung in Mitochondrien bereitgestellt wird. Um die ATP-Produktion dem ständig wechselnden Energiebedarf der Zelle optimal anzupassen, wird die oxidative Phosphorylierung durch ADP und Ca2+ reguliert. Mitochondriales Ca2+ stimuliert Dehydrogenasen des Citratzyklus, wodurch vermehrt NAD+ zu NADH reduziert wird. Dieses liefert Elektronen an die Atmungskette, wodurch Energie für die ATPSynthese bereitgestellt wird. Das Redoxpotenzial von NADH/NAD+ ist allerdings nicht nur für die ATP-Synthese von entscheidender Bedeutung, sondern auch für die antioxidative Kapazität der mitochondrialen Matrix. Dies erklärt sich zum einen durch direkte antioxidative Effekte von NADH selbst sowie zum anderen durch den Transfer reduzierender Äquivalente zu NADPH und Glutathion. Letzteres entgiftet als Substrat der Glutathion-Peroxidase H2O2. In unseren Studien wird untersucht, ob Veränderungen der cytosolischen Ca2+-Homöostase, wie sie bei der chronischen Herzinsuffizienz beobachtet werden, über eine verminderte mitochondriale Ca2+ -Aufnahme einen erniedrigten mitochondrialen Redoxstatus bedingen. Dies könnte zum vermehrten Entstehen von ROS bei der chronischen Herzinsuffizienz beitragen.

• DFG Programme: Independent Junior Research Groups
• Major Instrumentation: Patch-Clamp Messplatz inkl. Zubehör
• Instrumentation Group: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Participating Persons: Professor Dr. Stefan Engelhardt; Privatdozent Dr. Frank Norbert Gellerich; Professor Lars Maier