Author:

Abstract:

De cardiale contractie-relaxatie wordt geregeld door fluctuaties in cytosolaire Ca2+-concentratie. Sarco(Endo)plasmatisch Reticulum (SR/ER) Ca2+-ATPase 2a (SERCA2a) bepaalt in een belangrijke mate de relaxatie van het hart door het verwijderen van cytosolaire Ca2+ naar het SR. Recent werden SERCA2b/b-muizen gegenereerd waarin SERCA2a vervangen is door SERCA2b, een isovorm met tweemaal hogere Ca2+-affiniteit. Volwassen SERCA2b/b-muizen vertonen verminderde cardiale contractiliteit en ontwikkelen linker-ventrikelhypertrofie. Een merkwaardig neveneffect is dat het expressie-niveau van SERCA2 terugvalt op de helft en dat de hoeveelheid fosfolamban (PLB), een inhibitor van SERCA2, verdubbeld is. Wijzigingen in de PLB/SERCA-verhouding beïnvloeden sterk de hartfunctie. Deze studie had daarom tot doel een verband te zoeken tussen de vervanging van SERCA2a door SERCA2b, de verhoogde PLB/SERCA-verhouding, de verminderde hartfunctie en het optreden van hypertrofie in het SERCA2b/b-hart. Eerst toonden we aan dat SERCA2b aanwezig is in dezelfde SR-domeinen van normale en SERCA2b/b-hartspiercellen, als SERCA2a in wild-type (WT). In een tweede luik werd onderzocht of sarcolipin (SLN), een andere SERCA-inhibitor, het effect van PLB op de SERCA-activiteit in het hart zou kunnen beïnvloeden. We toonden aan dat SLN op eiwitniveau enkel tot expressie komt in de atria en niet in de ventrikels van het hart. In een derde luik werd de rol van de verhoogde PLB/SERCA-verhouding in SERCA2b/b-muizen bestudeerd. PLB blijkt de pomp sterker te inhiberen, want de fractie gefosforyleerde PLB (inactieve inhibitor) was verlaagd. We testten ook het effect van het verlagen van de PLB/SERCA-verhouding op het fenotype van SERCA2b/b. Hiertoe werden SERCA2b/b-muizen in parallel gekruist met PLB-/--muizen en met muizen die SERCA2b tot overexpressie brengen in het hart. Het verlagen van de PLB/SERCA-verhouding werd verder tegengewerkt door respectievelijk een verlaagde SERCA2-expressie en een verminderde fractie gefosforyleerde PLB. Meer nog, de graad van hypertrofie nam verder toe. Daarnaast slagen heterozygote SERCA2b/wt-muizen erin om de expressie van hun gewijzigde SERCA2-allel te onderdrukken in het voordeel van de expressie van hun normale SERCA2-allel. Op deze manier wordt voornamelijk SERCA2a tot expressie gebracht, weliswaar in mindere hoeveelheden dan in WT. In tegenstelling met homozygote SERCA2b/b-muizen gaat de verlaging van SERCA2 samen met verminderde PLB-expressie. Samengevat wijzen deze resultaten er dus op dat het inbrengen van een pomp met hoge Ca2+-affiniteit in het hart ongewenst is en gecompenseerd wordt door controle van de hoeveelheid i) SERCA2 en ii) PLB, en iii) gefosforyleerde PLB. Voor het eerst werd een duidelijk verband aangetoond tussen verhoogde Ca2+-affiniteit van de pomp en het ontstaan van cardiomyopathie. We kunnen dus besluiten dat de expressie van SERCA2a, een pomp met lagere Ca2+-affiniteit, belangrijk is voor de normale hartfunctie.