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Die Rolle von TRP-Kanälen in differenzierenden Muskelzellen: Vergleich zwischen normalen und Dystrophin-defizienten Zelllinien.

  • Die Muskeldystrophie Duchenne wird X-chromosomal vererbt und ist die häufigste Muskelerkrankung im Kindesalter. Ursächlich ist eine Mutation im Dystrophin-Gen auf der Position Xp21. Einer der Hauptfaktoren für die Krankheitsentstehung ist die intrazelluläre Ca2+-Überladung der Dystrophin-defizienten Muskelzellen. Diese resultiert vermutlich aus einem gesteigerten Ca2+-Einstrom in die Dystrophin-defiziente Muskelzelle über spezifische Kationenkanäle. Zunehmend in Betracht gezogen werden hier die TRP- (transient receptor potential) Kanäle. Ziel dieser Arbeit war es, mittels molekularbiologischer Methoden, ausgewählte TRP-Kanäle zu untersuchen. Es sollten diejenigen Ca2+-Kanäle identifiziert werden, denen bei der Muskeldystrophie Duchenne eine pathogenetische Bedeutung zukommt. Dies soll zukünftig eine gezielte pharmakologische Interventionsmöglichkeit zur Behandlung der Muskeldystrophie Duchenne eröffnen. Zu diesem Zweck wurden Myozyten (immortalisierte Dystrophin-positive IMO-Zellen und Dystrophin-negative IMORTO-MDX- oder SC-5 Zellen) während der Muskelzellproliferation und -differenzierung betrachtet. Die mRNA-Expressionen der TRP-Kanäle TRPC3, TRPC6, TRPM4, TRPM7 und TRPV4, die intrazellulären Lokalisationen von TRPC3, TRPC6, TRPM7 und TRPV4 sowie die Protein- Expression von TRPC3 wurden bestimmt. Ferner wurde die Abhängigkeit der Expression von TRPC3, TRPM4 und TRPV4 von unterschiedlichen externen Ca2+- Konzentrationen in beiden Zelllinien untersucht. Während der Muskelzelldifferenzierung stiegen die mRNA-Expressionen von TRPC3 und TRPM4 sowohl in den SC5- als auch in den IMO-Zellen an. TRPC3 wurde darüber hinaus in den IMO-Zellen am Ende des Differenzierungszeitraumes im Myotubenstadium signifikant mehr exprimiert als in den SC-5-Zellen. TRPC3 war vornehmlich intrazellulär lokalisiert, eine Plasmamembranständigkeit in den SC-5 Zellen ist nicht auszuschließen. Für TRPC6 konnte auf mRNA-Ebene in beiden Zelllinien eine vergleichbare Expression während der Proliferation detektiert werden. Während der Differenzierung stieg die Expression von TRPC6 in den SC-5-Zellen an, fiel jedoch in den IMO-Zellen ab. TRPC6 könnte somit als Marker der Muskeldystrophie fungieren. Die Lokalisation von TRPC6 scheint in den SC-5-Zellen sowohl perinukleär als auch sarkolemmal vorzuliegen. Die Expression von TRPM7 stieg in den IMO-Zellen während der Differenzierung, blieb hingegen in den SC-5-Zellen aus. Für TRPV4 konnten keine Expressionsunterschiede det ektiert werden. Die Ergebnisse sprechen für eine Beteiligung der Kanäle TRPC3, TRPC6 und TRPM7 an der Pathogenese der Muskeldystrophie Duchenne. Sie könnten als pharmakologische Angriffspunkte in der Therapie der Duchenne-Muskeldystrophie in Betracht kommen und sollten daher weiter untersucht werden.
  • Duchenne´s muscle dystrophia is the most common muscle disease in childhood. Beside a lack of dystrophin expression, the calcium homeostasis is disturbed in dystrophin deficient muscle cells. The aim of this study was to investigate the role of different transient receptor potential (TRP-) channels during differentiation in dystrophin-deficient and control cell lines. During differentiation, mRNA-expression of TRPC3 and TRPM4 increased in SC5- and in IMO-cell lines. Expression of TRPC3 was significantly higher in IMO-cells after differentiation and was predominantly located in the intracellular compartment as revealed by immunohistochemistry. The mRNA-expression of TRPC6 increased during differentiation in SC-5-cell lines and decreased in IMO-cells.TRPC6 showed a perinuclear and sarcolemmal location.Expression of TRPM7-mRNA increased in IMO-cells and showed no regulation in SC-5-cells.TRPV4-mRNA expression showed no difference between both cell lines. This study revealed that TRPC3,TRPC6 and TRPM7 may play a role in the pathophysiology of Duchenne´s muscle dystrophia.

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Metadaten
Author: Susanne Thiele
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002418-9
Title Additional (English):The role of TRP-channels in muscle cell differentiation- comparison of normal and dystrophin deficient cell lines.
Advisor:Prof.Dr. Heinrich Brinkmeier
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2016/01/26
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2015/12/14
Release Date:2016/01/26
Tag:Muskeldystrophie, Muskelzelldifferenzierung, TRP-Kanal
TRP-channel, dystrophin, muscle cell differentiation
GND Keyword:Calcium, Dystrophin
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Pathophysiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit