Gregor Simonis
Dr. med.
Differentielle Regulation der Isoenzyme der Proteinkinase C in der akuten und
prolongierten Myokardischämie
Geboren am 5.8.1968 in Wetzlar
Reifeprüfung am 21.5.1987 in Wetzlar
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom SS 89 bis WS 95/96
Physikum am 19.3.1991 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Heidelberg
Staatsexamen am 20.11.1995 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Innere Medizin
Doktormutter: Frau Prof. Dr. med. R. H. Strasser
Die akuten Myokardischämie führt zur Aktivierung des adrenergen Systems. Dabei kommt es
neben der Aktivierung des Phophoinositolsystems und der Adenylylzyklase auch zur
Aktivierung der Proteinkinase C über einen bisher ungeklärten Mechanismus.
Die Proteinkinase C (PKC) ist eine Gruppe von Isoenzymen, die sich in ihrer Primärstruktur
und in ihrer Aktivierbarkeit durch Kalzium und Phospholipide unterscheiden. Ziel der
vorliegenden Arbeit war es, zu untersuchen, welche Isoenzyme der PKC in der akuten (2,5 Min.)
und prolongierten (15-60 Min.) Myokardischämie aktiviert werden und ob es in der Ischämie
Hinweise für differentielle Regulationsmechanismen der Isoenzyme gibt.
Die Expression der PKC-Isoenzyme im Rattenherzen wird in der Literatur kontrovers
diskutiert. Im Rahmen dieser Arbeit konnten mittels Westernblot-Analyse unter Verwendung
von polyklonalen, isoenzymspezifischen Antikörpern die Isoenzyme α, δ, ε und ζ nachgewiesen
werden, nicht jedoch PKC β und γ. Mittels Eichreihen der immunogenen Peptide konnte gezeigt
werden, daß PKC α und ε die im Rattenherzen am stärksten exprimierten Isoenzyme sind. Von
PKC δ ist etwa halb so viel nachweisbar. PKC ζ scheint eine untergeordnete Rolle im Herzen zu
spielen. Die erst in jüngster Zeit entdeckten Isoenzyme PKC µ, ι, θ und λ wurden im Rahmen
dieser Arbeit nicht untersucht, da zum Zeitpunkt der Untersuchungen keine Antikörper gegen
diese Isoenzyme erhältlich waren.
In der akuten Ischämie des Rattenherzen wird, basierend auf Experimenten an isolierten
Zellen, die Translokation der PKC-Aktivität vom Zytosol an die Plasmamembran als Parameter
für die Aktivierung des Enzyms gewertet. Untersucht wurde, welche der Isoenzyme nach 2,5
Minuten Ischämie transloziert werden. Es zeigte sich eine Translokation aller vier Isoenzyme.
Eine selektive Translokation einzelner Isoenzyme findet also in der Ischämie nicht statt.
In der prolongierten Ischämie (15-60 Min. Ischämiezeit) wiesen Vorergebnisse auf eine
Zunahme der PKC-Aktivität im Zytosol im Verlauf der Ischämie hin, während die Aktivität in
der Plasmamembran nach 60 Minuten Kontrollwerten entsprach
Um zu bestimmen, ob die Zunahme der Aktivität durch eine vermehrte Enzymexpression
begründet ist, wurde in Westernblotanalysen die Isoenzymmenge in Zytosol und
Plasmamembran untersucht. Während die Menge von PKC α und PKC ζ nicht signifikant
verändert war, war die Menge von PKC δ sowohl in der Plasmamembran (154 ± 28%) wie auch
im Zytosol (159 ± 17%) deutlich vermehrt. PKC ε lag im Zytosol deutlich vermehrt vor (198 ±
26%), in der Plasmamembran kam es hingegen zu einer Abnahme auf 63 ± 5% der Kontrolle
nach 60 Min.
Der Mechanismus für die ischämiebedingten Aktivierung der PKC ist bisher nicht geklärt. In
der akuten Ischämie konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, daß eine Azidose (pH 7,0)
zu einer Translokation der PKC führen kann.
Diese Daten belegen, daß die Isoenzyme der PKC in der Myokardischämie zwei
verschiedenen Regulationsmechanismen unterliegen: In der Frühphase der Ischämie kommt es
zu einer Translokation aller vier im Rattenherzen vorhandenen Isoenzyme. In der prolongierten
Ischämie hingegen kommt durch einen bisher ungeklärten Mechanismus zu einer selektiven
Aktivierung und Mengenvermehrung von nur zwei Isoenzymen, δ und ε, während die
Isoenzymmenge von PKC α und ζ gleich bleibt. Die in der Frühphase der Ischämie beobachtete
Translokation der PKC-Aktivität an die Plasmamembran kann durch die azidotische Perfusion
imitiert werden. Ob dieser Mechanismus an der ischämiebedingten Translokation der PKC
beteiligt ist, konnte bisher nicht geklärt werden. Diese Ergebnisse sind der erste Nachweis unter-
schiedlicher, differentieller Regulationsmechanismen der PKC-Isoenzyme in der
Myokardischämie
