Investigating the role of Ca2+ signalling in the cell fate decision of cardiac myocyte precursor cells
Final Report Abstract
Der Herzmuskel verliert nach der embryonalen Entwicklungsphase die Eigenschaft sich zu regenerieren. Dies wird zum Problem, wenn Herzmuskelzellen z.B. aufgrund von Sauerstoffmangel absterben – wie es beim Herzinfarkt der Fall ist. Die betroffene Region des Herzmuskels kann nicht repariert werden und es bildet sich Narbengewebe. In den letzten Jahren wurde in einigen Studien gezeigt, dass es (entgegen des bisherigen Dogmas) doch Selbstheilungsprozesse im Herzen gibt. Diese regenerativen Mechanismen finden aber nur in sehr begrenztem Umfang statt und reichen nicht aus, um den Schaden eines Herzinfarktes zu beheben. Ziel der Forschung in diesem Feld ist es, die regenerativen Prozesse im Herzen besser zu verstehen, sie bei Bedarf gezielt zu verstärken und so den Heilungsprozess aktiv zu unterstützen. In diesem Forschungsprojekt habe ich mich mit einer Subpopulation von Herzmuskelzellen beschäftigt, die (so die Literatur) nicht vollständig differenziert sind und die sich nach Stimulation mit Wachstumsfaktoren teilen können. Ziel meiner Arbeit war es, die intrazellulären Signalwege aufzudecken, die dieser Schicksalsentscheidung – ob eine Zelle zu einer voll funktionsfähigen Herzmuskelzelle differenziert oder sich teilt – zugrunde liegen. Meine Arbeit konnte die entscheidenden Signalwege leider nicht aufklären. Auch konnten meine funktionellen Messungen die Annahme, dass es sich bei dieser Subpopulation an Herzmuskelzellen um Vorläuferzellen handelt (also nicht vollständig funktionsfähige Zellen), leider nicht bestätigen. Bei besagter Subpopulation handelt es sich um ca. 10% der Herzmuskelzellen und nach Stimulation differenzieren oder sich teilen weniger als 1% dieser Zellen. Mit üblichen Messmethoden (wie z.B. Einzelzell-Calciummessungen) konnte dieser Effekt nicht ausreichend untersucht werden. Ich habe deshalb Hochdurchsatzmethoden entwickelt, wie die Durchflusszytometrie intakter Kardiomyozyten und dem high-throughput imaging in Multiwellplatten. Hierbei konnte ich einige Unterschiede in der Größe der Subpopulation und der Verteilung des Ploidigrades von Herzmuskelzellen aufdecken. Diese Daten deuten darauf hin, dass die Zellen dieser Subpopulation tatsächlich regenerative Eigenschaften haben könnten. Um dies zu klären, müssen jedoch weitere Untersuchungen mit den entwickelten Methoden erfolgen.
