A humán szívizom kontraktilitását befolyásoló celluláris és molekuláris folyamatok tanulmányozása

Absztrakt

Méréseink alapján humán szívelégtelen mintákban szignifikáns oxidatív károsodás mutatható ki, szemben a kontroll humán donor mintákkal. Eredményeink szerint szívelégtelen betegekből és a donorokból származó mintáinkban a nitrált fehérjék tekintetében nincs különbség. Megfigyelhető a PARP-1 aktiváció és következményes fokozott poli(ADP-ribozil)áció szívelégtelen betegek szívizom mintáiban, ami további példával bővíti azon humán betegségek sorát, melyekben PARP-1 aktiváció kialakul. Ugyanakkor mi nem tudtuk kimutatni szignifikáns PARP-1 expressziónövekedést a szívelégtelen betegek mintáiban, ami felveti, hogy a mintáinkba megfigyelt fokozott poli-ADP-iboziláció hátterében a PARP-1 katalitikus alegység aktivitás fokozódása áll. Kaszpáz-9 expresszió szignifikánsan nagyobb volt szívelégtelen mintáinkban, mint a donorokban. Ezen adatok felvetik, hogy enyhe DNS károsodás esetén a PARP-1 aktiválódik és szerepet játszik a DNS-hibajavításban, a genomikus stabilitás megőrzésében. Spekuláció szintjén az is felvethető, hogy mintáink végstádiumú szívelégtelenségben szenvedő betegekből származtak, akik talán sikeresen alkalamzkodtak a magasabb reaktív gyök szinthez és a következményes PARP-1 aktivációhoz. Eredményeink ezen felül arra is rámutattak, hogy a kontrakció/relaxáció ciklus során a PKCα lokalizációja megváltozhat, transzlokálódat a vékony filamentumhoz, átmenetileg kötődhet a TnI-hez Ca2+-függő módon, mely hozzájárulhat a kontraktilitás fenntartásához iszkémia/reperfúzió során. Úgy tűnik, hogy az interakciót a TnI és a PKCα között egyedül a Ca2+ szabályozza, függetlenül a lipidektől. A PKCα miofibrilláris hatásainak közvetítésében részt vesz a troponin I általi célra irányítása (targeting). Így felmerül annak a lehetősége, hogy a PKCα troponin I asszociációjának gátlása/segítése révén a PKCα miofibrilláris rendszerre gyakorolt hatása szelektíven modulálható. Mindenesetre a PKCα ígéretes terápiás célpontnak tűnik a szívizom kontraktilitásának javítására. Ezt a potenciált azonban feltehetően sejten belüli kötőhelyeinek (targeting) pontosabb feltárását követően tudjuk kihasználni. Fontos azt is megemlíteni, hogy patológiás körülmények között a PKCα mennyisége jelentősen megnő, amely feltehetően elvezet a fiziológiás (saját adataink szerint troponin I-vel történő asszociáción keresztüli) szabályozás megbomlásához, számos miofibrilláris fehérje foszforilációja pedig a végső közös úthoz, a kontraktilitás csökkenéséhez vezethet.

The current results demonstrate the presence of significant oxidative stress in failing human heart samples. In contrast, no differences were found in tyrosine nitration in the failing and donor hearts. This study has yielded evidence of PARP activation in myocardial samples from patients with heart failure, adding a further example of a human disease in which PARP activation has been demonstrated. Nevertheless, upregulation of PARP-1 protein in the heart failure samples was not observed, suggesting that the increased poly(ADP-ribosyl)ation in our samples was most probably due to activation of the catalytic function of PARP. PARP activation did not result in the initiation of apoptosis in failing human hearts, according to the absence of AIF translocation. It is therefore possible that PARP-1 is activated by a limited number of DNA breaks as an important element of the DNA repair system. Additionally, it should be considered that our samples were from end-stage failing hearts, which may have successfully adapted to the higher level of oxidative stress and to the consequent PARP-1 activation. PKCα moves between the cytosol and the thin filament, where TnI temporarily anchors it to the thin filaments, during the contraction-relaxation cycle of cardiac myocytes and probably contributes to the maintenance of contractile force upon ischemia/reperfusion. Analysis of the binding of PKCα to TnI suggested that Ca2+ facilitates the TnI-PKC interaction. It is an exciting possibility that PKCα moves between the cytosol and the thin filament, where TnI temporarily anchors it to the thin filaments, during the contraction-relaxation cycle of cardiac myocytes and probably contributes to the maintenance of contractile force upon ischemia/reperfusion. On the other hand, dysregulation of PKCα expression/targeting apparently leads to pathological phosphorylation of sarcomeric proteins and to a decrease in contractility. In summary, our data suggest that PKC plays a role in the maintenance of contractile force in human ventricular cardiomyocytes. The proposed mechanism of the PKC mediated protection is that PKCα translocates to the contractile protein machinery in a Ca2+ dependent manner, where it is anchored to the TnI. A practical application of these findings may be the pharmacological modulation of PKCα targeting in ischaemia/reperfusion to improve human cardiac contractility.

Leírás
Kulcsszavak
humán szívizom kontraktilitás, human cardiac contractility, PARP-1, PKCα, TnI
Forrás