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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001982-2

Genexpression von TRP-Kanälen und histologische Charakterisierung der Skelettmuskulatur von normalen und TRPV4-Knock out Mäusen

  • Die Duchenne Muskeldystrophie stellt eine X-chromosomal rezessiv vererbte, schwere Form der Muskeldystrophie dar. Die Ursache ist eine Mutation im Dystrophingen und die Folgen äußern sich in Muskelschwäche, Muskelfasernekrosen und einer verstärkten Fibrosierung. Der genaue Pathomechanismus ist noch nicht abschließend geklärt. Durch Muskelbiopsien von DMD Patienten und mit Hilfe des homologen Tiermodells, der mdx-Maus, konnte herausgefunden werden, dass der intrazelluläre Kalziumgehalt der Dystrophin-defizienten Muskelfasern erhöht ist. Einen möglichen Therapieansatz könnte die Blockierung von Kationenkanälen der Muskelfasermembran, die den pathologischen Kalziumeinstrom ermöglichen, darstellen. In vorangegangenen Arbeiten werden die TRP-Kanäle (Transient Receptor Potential channels) für den pathologischen Kalziumeinstrom mitverantwortlich gemacht. In der vorliegenden Arbeit wurde der Fokus in erster Linie auf einen Vertreter der TRP-Kanal-Superfamilie, den TRPV4, gelegt. Zu diesem Zweck wurde die TRPV4-Knock out Maus näher untersucht. Zunächst führte man eine Standardhistologie mit Hilfe von HE, Sirius RED und ATPase-Färbung durch. Sowohl die Faserkaliberbestimmung als auch die Messung des Bindegewebsanteils zeigten keine Unterschiede zum Wildtypen. Eine anschließende Genstudie mittels RT-PCR ermöglichte die Quantifizierung der mRNA Expression von 22 TRP-Kanälen in der murinen Skelettmuskulatur. Dabei sollte in dieser Arbeit unter anderem die Frage einer möglichen Gegenregulation anderer-Kanäle auf Grund des TRPV4-Mangels in der TRPV4-KO Maus geklärt werden. Des Weiteren wurde auch ein Vergleich der mRNA Kanal-Expression zwischen schnellen (EDL) und langsamen (SOL) Muskel vorgenommen. Die Untersuchungen zeigten, dass von den 22 analysierten TRP-Kanälen 16 auf mRNA Ebene exprimiert werden. Dabei wiesen TRPV2 und TRPV3 eine erhöhte mRNA Expression in der TRPV4-KO Mutante im Vergleich zum Wildtyp auf. Signifikant war dieser Unterschied für TRPV2 im M. soleus und für TRPV3 in allen drei untersuchten Skelettmuskeln (TA, EDL, SOL). Dies könnte für eine Gegenregulation dieser 2 TRP-Kanäle in TRPV4-defizienten Muskelfasern sprechen. Des Weiteren wurde eine signifikant verstärkte mRNA Expression von TRPM3, M4, M6, M8, V2, V4, und V6 im langsam zuckenden M. soleus im Vergleich zum schnell zuckenden EDL beobachtet. Dies trifft sowohl für die TRPV4-KO als auch für die WT Mäuse zu und könnte für eine stärkere Expression dieser TRP-Kanäle in den langsamen TYP 1 Fasern des M. soleus sprechen. Aus den vorliegenden Ergebnissen geht hervor, dass im Falle des Verlustes eines TRP-Kanals höchstwahrscheinlich andere Vertreter dieser Kanalfamilie in der Lage sind durch eine verstärkte Expression den Mangel zu kompensieren. Dies gilt es im Rahmen einer möglichen Therapie der Duchenne Muskeldystrophie, zum Beispiel mit Hilfe von TRP-Kanalblockern, zu beachten.
  • Duchenne Muscular dystrophy is a severe degenerative disorder of skeletal muscle characterized by progressive muscle weakness. This disease is caused by a mutation in dystophin gene, resuting in a significant disruption of membran integrity and consequently a sustained increase in the cytosolic Ca2+ concentration. Cation channels of the transient receptor potential (TRP) family are thought to contribute to Ca2+ regulation of skeletal muscle. The main focus oft he work is on TRPV4 channel. We have recently shown that TRPV4 is expressed in mouse skeletal muscle and that the TRPV4 protein is localized in the sarcolemma of muscle fibers. Thus, TRPV4 is a candidate channel to account for background Ca2+ influx and attenuation of muscle fatigue. For this purpose the skeletal muscle of TRPV4 deficient mice were analysed. To further investigate the role of TRPV channels in skeletal muscle, we studied gene expression of TRP channels and histological characterization in skeletal muscle of normal and TRPV4-/- mice. The backround was to identify a possible up-regulation of other TRP Channels in mice lacking the TRPV4. Applying three different histological methods (HE, Sirius-Red and ATPase) no significant differencies could be found between normal and TRPV4 deficient mice. The gene expression oft TRP channels was measured by the Real time RT PCR. RNA was isolated from mouse skeletal muscles ((M. tibialis anterior (TA), M. extensor digitorum longus (EDL) and M. soleus (SOL)). The Taqman RT-PCR technique was applied to quantify the expression of 22 TRP channel genes. It was shown that the gene expression of TRPV2 and TRPV3 was significant higher in the TRPV4- Knock out mice than in the wildtyps. The effect may point to a compensatory upregulation on TRPV2 and TRPV3. Furthermore, TRPM3, M4, M6, M8, TRPV2, V4 and V6 expression was clearly higher in the slow twitch soleus muscle compared to the fast twitch EDL. The presented data points out, a lack of TRPV4 results in no severe pathological changes. Probably loss of function of TRPV4 is compensated by other members of the TRP family. This fact should be considered if TRP channel blockers are used in therapy of duchenne musclular dystrophy.

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Metadaten
Author: Saskia Steinberger
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001982-2
Title Additional (English):Gene expression of TRP channels and histological characterization of skeletal muscle of normal and TRPV4 deficient mice
Advisor:Prof. Dr. Heinrich Brinkmeier
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2014/08/04
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2014/07/30
Release Date:2014/08/04
Tag:Duchenne Muskeldystrophie, Skelettmuskulatur, TRPV4
TRPV4-Knock out
GND Keyword:Genexpression, Histologie, Ionenkanal, Muskel
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Pathophysiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit