Stabilisierung der Zelladhäsion in Kardiomyozyten durch adrenerge Stimulation

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Waschke
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544292811

Die Arbeiten zu der ersten Förderperiode dieses Projektes haben gezeigt, dass auch in Kardiomyozyten die interzelluläre Haftung reguliert wird und haben eine durch adrenerge Stimulation vermittelte positive Adhäsiotropie als wichtigen Mechanismus aufgezeigt, der über eine Plakoglobin (Pg)-Phosphorylierung an S665 zu einer ultrastrukturellen Verstärkung der Glanzstreifen führt. Dabei wurden auch andere Signalwege wie p38MAPK und ERK aktiviert, die auch in Keratinozyten die Zellhaftung regulieren. Die Bedeutung der Regulation der Kardiomyozytenadhäsion wird ersichtlich, da bei der Arrhythmogenen Kardiomyopathie (AC) oft Mutationen in den desmosomalen Komponenten der Glanzstreifen einschließlich Desmoglein (Dsg) 2 und Pg gefunden werden, die zu einem Adhäsionsverlust führen können. Da die Therapie der AC bisher nur symptomatisch ist, wäre ein additiver Therapieansatz durch eine Stabilisierung der Kardiomyozytenadhäsion attraktiv. Die ist prinzipiell denkbar, da wir kürzlich für die desmosomale Hauterkrankung Pemphigus gezeigt haben, dass der Phosphodiesterase-4-Inhibitor Apremilast protektiv ist. Daher ist das Ziel des Fortsetzungsantrags, die therapeutische Nutzbarkeit von Apremilast zur Behandlung von AC und die zugrundeliegenden Mechanismen genau zu untersuchen. Dabei kommen neben kultivierten Kardiomyozyten und humanen AC-iPSC-Kardiomyozyten auch murine kardiale Schnittkulturen und ex vivo perfundierte Herzen aus verschiedenen Modellen zum Einsatz. 1. Zunächst soll Apremilast in Dissoziationsversuchen zur Messung der Kardiomyozytenadhäsion eingesetzt werden. Unter gleichen Bedingungen werden mit Confocal-, STED- und Elektronenmikroskopie (TEM) die Effekte auf die Struktur der Glanzstreifen überprüft, um erste Hinweise auf die beteiligten Mechanismen zu erhalten. 2. Dann werden die an der durch Apremilast induzierten positiven Adhäsiotropie beteiligten Signalwege charakterisiert. Mit Schnittkulturen soll in einem neuen phosphodefizienten Pg-S665-Modell und einem EPAC1-Modell gezeigt werden, ob die PKA-vermittelte Pg-S665-Phosphorylierung für die Adhäsionssteigerung und der dabei beobachteten Aktivierung von p38MAPK und ERK nötig ist, oder der von PKA-unabhängige GTP exchange factor EPAC1 beteiligt ist. Dann wird eine umfassende Aufklärung der Signalwege durch Multiplex-Kinase-Analyse angeschlossen, deren Ergebnisse in iPSC-Kardiomyozyten durch Western-Blot-Darstellung nach Triton X-Fraktionierung verifiziert und anschließend durch Inhibitor-Studien hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Zelladhäsion charakterisiert werden. 3. Kombinierte STED-Mikroskopie mit AFM-vermittelten Adhäsionsstudien sollen Effekte von Apremilast auf die molekularen Bindungseigenschaften von Dsg2, Dsc2 und N-Cadherin darstellen. 4. Abschließend soll an Langendorff-perfundierten Herzen aus dem Pg-defizienten Mausmodell und in Multi-Electrode-Arrays (MEA) anhand von AC-iPSC geklärt werden, ob Apremilast neben der Zelladhäsion auch die Arrhythmie bei AC beeinflussen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen