Zur Bedeutung von kardialen Calsequestrin-Mutationen

Abstract

Mutationen im humanen kardialen Calsequestrin-Gen (CASQ2) sind verbunden mit dem Auftreten der katecholaminergen polymorphen ventrikulären Tachykardie (CPVT-2). Diese vererbte Erkrankung ist charakterisiert durch lebensbedrohliche Arrhythmien induziert durch physischen und emotionalen Stress in jungen Patienten. In dieser Arbeit resultiert die Expression der CASQ2-Punktmutation D307H in Sf9-Insektenzellen in einer geringeren Ca2+-Bindung. Die Effekte der kardialen Überexpression von CSQD307H auf die SR-Ca2+-Homöostase, das kontraktile Verhalten und elektrophysiologische Eigenschaften wurden in transgenen Mäusen (TG) untersucht. Diese Mäuse wurden mit Mäusen mit einer Überexpression von nativem CSQ und Wildtyp-Tieren verglichen. Wir beobachteten eine Hypertrophie und eine verminderte Proteinexpression von Triadin in den TGD307H-Mäusen. TGD307H-Mäuse zeigten einen gestörten chronotropen Effekt nach β-adrenerger Stimulation. Die basale Kontraktilität war unverändert, jedoch zeigte sich in echokardiographischen Untersuchungen ein verminderter Effekt nach β-adrenerger Stimulation mit Isoprenalin in den TGD307H Herzen. In EKG-Untersuchungen zeigte sich in den Herzen mit einer Überexpression von CSQD307H ein T-Wellen Alternans. Desweiteren identifizierten wir eine neue Mutation (K206N) im CASQ2-Gen in einer symptomatischen Familie, in welcher ein Familienmitglied am plötzlichen Herztod verstarb. Wir untersuchten die funktionellen Eigenschaften von CSQK206N im Vergleich zur Wildtypform von CASQ2 (CSQWT) durch Expression in eukaryotische Zellen und neonatalen Mauskardiomyozyten. Die Mutation K206N zeigte in Immunoblots ein höheres Molekulargewicht, bedingt durch den zusätzlichen Einbau einer N-Glykosylierungsstelle. Desweiteren bewirkt die Mutation eine Reduktion der Ca2+-Bindungsfähigkeit und eine veränderte Aggregation des Proteins. Die Interaktion des mutierten CSQ mit Triadin sowie die Proteinexpression des Ryanodin-Rezeptors waren unverändert, jedoch kam es zu einer erhöhten [3H]Ryanodin-Bindung in CSQK206N-exprimierenden Myozyten, was auf eine höhere Öffnungswahrscheinlichkeit des Ca2+-Freisetzungskanals hinweist. Myozyten mit einer Expression von CSQK206N zeigten eine verstärkte Rate an spontaner SR-Ca2+-Freisetzung unter basalen Bedingungen und nach β-adrenerger Stimulation. Daraus schließen wir, dass CSQK206N eine reduzierte Ca2+-Bindung verursacht, welche zu einer Beeinträchtigung der Ca2+-Homöostase in den Myozyten führt. Dies trägt zu einer erhöhten Rate an spontaner SR-Ca2+-Freisetzung in CSQK206N-exprimierenden Myozyten bei. CSQK206N und CSQD307H scheinen folglich die Ca2+-Homöostase und die SR-Ca2+-Freisetzung zu beeinflussen. Die CASQ2-Mutationen verursachen die Entstehung von ventrikulären Arrhythmien in unserem TG-Mausmodell/Zellmodell und CPVT beim Patienten.