The role of hyperpolarization-activated, cyclic nucleotide modulated (HCN-) channels in the cardiac conduction system

• Antragstellerin: Dr. Juliane Stieber
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 41489051

Ziel des Projektes ist es herauszufinden, welchen Beitrag verschiedene Ionenkanäle zum Pacemaking in Schrittmacherzellen des kardialen Reizleitungssystems leisten. Um die Rolle des „klassischen“ hyperpolarisations-aktivierten, cAMP-modulierten Schrittmacherstromes If zu definieren, haben wir eine erwachsene If-Knockoutmaus generiert, und zwar durch konditionelle, gewebsspezifische Elimination des HCN2 und HCN4, sowie globale Deletion des HCN1. Die spezifische Deletion im Sinus- und AV-Knoten erreichten wir mithilfe unserer neugenerierten, tamoxifen-induzierbaren Reizleitungssystem-spezifischen Cre- Maus (Cre/loxP-System). Mit dieser Maus können wir nun zeigen, daß If tatsächlich ein wichtiger Schrittmacherstrom ist, und nicht nur ein Reserve-Strom wie er auch oft bezeichnet wurde. Trotz z.T. tödlicher Arrhythmien, haben die If-Knockoutmäuse jedoch weiterhin grundsätzlich einen Herzschlag. Insbesondere können aus diesen Mäusen isolierte Sinusknotenzellen weiterhin Aktionspotentiale generieren. Dies läßt auf das Vorhandensein weiterer Schrittmachermechanismen schließen. Daher haben wir nun begonnen, verschiedene Calciumkanäle mit oben genannter Cre-Maus im Reizleitungssystem auszuschalten. Spannungsabhängige L-Typ Calciumkanäle (CaV1.2/1.3) und Ryanodinrezeptoren (RyR2/3) finden sich sicher im Myokard, wo sie die Calciumhomöostase regeln und so für die adäquate Kontraktion der Muskelzellen sorgen. Allerdings kommen einige dieser Kanäle auch in Sinusknotenzellen vor. Ob sie dort am „pacemaking“ beteiligt sind, ist nicht genau bekannt, jedoch sind mehrere Signalwege postuliert, über die sie Einfluß haben könnten, z.B. über die Aktivierung des elektrogenen Natrium-Calcium-Austauschers (NCX1) oder über die Modulation von Calcium-abhängigen Adenylatcyclasen. Erste EKG-Analysen an SAN-spezifischen RyR2-Knockoutmäusen sind sehr vielversprechend, da diese Mäuse eine moderate Bradykardie ohne Neigung zu Arrhythmien zeigen. Dies deutet auf ein reduziertes cAMP-Niveau hin. Überraschenderweise haben wir neben der Expression von RyR2 im ganzen Herzen eine spezifischere Expression von RyR3 im Sinusknoten und Vorhofbereich gefunden. Daher werden wir nun auch RyR3, sowie RyR2/3 Doppelknockoutmäuse analysieren, um die Rolle der intrazellulären Calciumsignalwege in Sinusknotenzellen zu definieren. Zusätzlich haben wir damit begonnen, eine L-Typ Knockoutmaus zu generieren, und zwar durch Deletion von CaV1.2 und 1.3.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 923: Molecular Dissection of Cardiovascular Functions