A vázizom Ca2+-homeosztázisának módosulása egyes regulatórikus fehérjék expressziójának megváltozása esetén

Dátum
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

A myostatin (Mstn) egy extracelluláris citokin, amely a transzformáló növekedési faktor-béta (TGF-β) szupercsalád egyik tagja, amely jelenlegi ismereteink szerint fontos szerepet játszik a vázizom növekedés negatívan szabályozásában. A mutáns génnel rendelkező különböző genetikai egérmodellek esetében a hatalmas izomnövekedést a hyperplasia és/vagy hypertrophia idézi elő. Annak érdekében, hogy a megnövekedett izomtömeg és a csökkent specifikus erő között fennálló nyilvánvaló eltérést a Cmpt egerek esetében a kontrollhoz képest feltárjuk, azt feltételeztük, hogy az EC kapcsolat érintett lehet ezekben az állatokban. A futómalmokban végzett kísérleteink során a kontroll C57/BL6 állatok jobban teljesítettek a mutáns állatoknál a sebesség, és a megtett út szempontjából. Az előzetesen leírt Cmpt állatokban megfigyelhető alacsonyabb erő ellenére, a kalcium érzékenység-erő összefüggés, melyet kémiailag nyúzott rost részeken mértünk, nem mutatott szignifikáns különbséget a két egértörzs között. A permeabilizált FDB rostokon mért elemi kalciumfelszabadulási események amplitúdója és az időbeli terjedése szintén kisebb volt a mutáns állatokban a kontrollhoz viszonyítva. Az eredményeink alapján tehát azt feltételezzük, hogy a Cmpt állatok esetében tapasztalt csökkent izomerő hátterében a csökkent SR kalcium tartalma állhat. Az X-kapcsolt miotubuláris miopátia egy igen súlyos izombetegség, melyet a miotubularinért felelős génben bekövetkező mutációk okoznak. A miotubularin egy PtdIns foszfatáz, melynek megváltozott működése a PtdInsP csoportok szintjének növekedéséhez vezethet. A vázizomban az EC-kapcsolat számos PtdInsP deficiens modellben változást szenved és ezen modellekben leírták a RyR csatornák aktivitásának változását is. Kísérleteink során megmértük az intracelluláris kalcium tranzienseket különböző kezeléseken átesett és kontroll rostokon. Az egyedi, intakt izomrostokat a miotubularin foszfatáz MTM1 PtdInsP szubsztrátjaival (PtdIns(3,5)P2 és PtdIns(3)P) vagy termékeivel (PtdIns(5)P és PtdIns) mikroinjektáltunk. Nem figyeltünk meg szignifikáns változást a PtdIns(5)P vagy PtdIns jelenlétében, azonban az SR-ből történő kalciumfelszabadulás csúcsértéke egy kb 30%-os csökkenést mutatott a PtdIns(3,5)P2 vagy PtdIns(3)P jelenlétében, a rostok nagyjából 50%-ánál. A mérések során nem tapasztaltunk eltéréseket a membrán áramok jeleiben. Ez azért fontos, mert az áramgörbék elemzésével következtetni tudunk a DHPR vagy a kalciumfelszabadulás inaktivációjának érintettségére. Myostatin, a member of the transforming growth factor β family was shown to be a potent negative regulator of skeletal muscle growth, as myostatin deficient mice have a great increase in muscle mass. Yet, the physical performance of these animals is not improved but suppressed. As an explanation, alterations in the steps in excitation-contraction coupling were hypothesized and tested for on mice with the 12-bp deletion in the propeptide region of the myostatin precursor (MstnCmpt-dl1Abc or Cmpt). In voluntary wheel running control C57/BL6 mice performed better than the mutant animals in both maximal speed and total distance covered. Despite the previously described lower specific force of Cmpt animals, the pCa-force relationship, determined on chemically permeabilized fibre segments did not show any significant difference between the two mouse strains. While resting intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i) measured on single intact flexor digitorum brevis (FDB) muscle fibres using Fura-2 AM was similar to control (72.0±1.7 vs. 78.1±2.9 nM, n=38 and 45), the amplitude of KCl-evoked calcium transients was smaller (360±49 vs. 222±45 nM, n=22) in the mutant strain. Similar results were obtained using tetanic stimulation and Rhod-2 AM which gave calcium transients that were smaller (2.42±0.11 vs. 2.06±0.10 ΔF/F0, n=14 and 13, respectively) on Cmpt mice. SR calcium release flux, calculated from these transients showed a reduced peak (23.7±3.0 vs. 15.8±2.1 mMs-1) and steady level (5.7±0.7 vs. 3.7±0.5 mMs-1) with no change in the peak-to-steady ratio. The amplitude and spatial spread of calcium release events detected on permeabilized FDB fibres were also significantly smaller in mutant mice. These results suggest that reduced SR calcium release underlies the reduced muscle force in Cmpt animals. Skeletal muscle excitation–contraction (E–C) coupling is altered in several models of phosphatidylinositol phosphate (PtdInsP) phosphatase deficiency and ryanodine receptor activity measured in vitro was reported to be affected by certain PtdInsPs, thus prompting investigation of the physiological role of PtdInsPs in E–C coupling. We measured intracellular Ca2+ transients in voltage-clamped mouse muscle fibres microinjected with a solution containing a PtdInsP substrate (PtdIns(3,5)P2 or PtdIns(3)P) or product (PtdIns(5)P or PtdIns) of the myotubularin phosphatase MTM1. No significant change was observed in the presence of either PtdIns(5)P or PtdIns but peak SR Ca2+ release was depressed by ~30%and 50% in fibres injected with PtdIns(3,5)P2 and PtdIns(3)P, respectively, with no concurrent alteration in the membrane current signals associated with the DHPR function as well as in the voltage dependence of Ca2+ release inactivation. In permeabilized muscle fibres, the frequency of spontaneous Ca2+ release events was depressed in the presence of the three tested phosphorylated forms of PtdInsP with PtdIns(3,5)P2 being the most effective, leading to an almost complete disappearance of Ca2+ release events. Results support the possibility that pathological accumulation of MTM1 substrates may acutely depress ryanodine receptor-mediated Ca2+ release. Overexpression of a mCherry-tagged form of MTM1 in muscle fibres revealed a striated pattern consistent with the triadic area. Ca2+ release remained although unaffected by MTM1 overexpression.

Leírás
Kulcsszavak
myostatin, MTM1, spark, erő, vázizom, PtdInsP, kalcium tranziens
Forrás