Narušenie homeostázy Ca2+ - regulujúcich bielkovín pri ischemicko-reperfúznom poškodení srdca

Kontraktilita srdca je sprostredkovaná zmenami intracelulárnej hladiny Ca²⁺ . Kontrola nad týmto mechanizmom závisí najmä od proteínov sarkoplazmatického retikula (SR), ktoré zabezpečujú buď vstup Ca²⁺ do organely – Ca²⁺ -ATPáza SR (SERCA), alebo jeho uvoľnenie – ryanodínový receptor (RyR). V tomto procese tiež netreba zabúdať na mitochondrie, ktoré nielen že zásobujú srdce energiou, ale sú schopné prijímať Ca²⁺ a napomáhať v procese relaxácie. Činnosť proteínov regulujúcich Ca²⁺ môže byť narušená počas zamedzenia prísunu kyslíka a žívín do srdca – ischémie, ale aj po obnovení toku a reoxygenácii – reperfúzii. Nefunkčnosť mechanizmov môže viesť k zvýšeniu hladiny Ca²⁺ v cytoplazme aj mitochondriách, čo v konečnom dôsledku stimuluje procesy bunkovej smrti, a tým prispieva k ireverzibilnému poškodeniu buniek.

Cieľom našej práce bolo preto sledovať vplyv ischemicko-reperfúzneho poškodenia na proteíny regulujúce Ca²⁺. Použili sme srdcia samcov dospelých (6 mesačných) potkanov kmeňa Wistar, ktorým bol experimentálne navodený stav ischémie a reperfúzie podľa Langendorffovho modelu. Vo vzorkách homogenátov a z nich vyizolovaných frakcií SR sme sledovali zmeny v aktivite, expresii ale aj modifikácie proteínov zabezpečujúcich reguláciu homeostázy vápnika, ako sú SERCA, RyR, fosfolambán (PLN) a napäťovo-závislý aniónový kanál (VDAC).

Naše výsledky poukazujú na to, že počas ischémie dochádza k zvýšeniu expresie a miery nitrácie (jednej z ireverzibilných posttranslačných modifikácií) SERCA, pričom jej aktivita sa signifikantne nemení. V reperfúznej fáze naopak dochádza k zníženiu jej aktivity pri vyšších koncentráciách Ca²⁺, pričom u PLN, ktorý je primárnym regulátorom aktivity SERCA, sme sledovali protektívny pokles jeho expresie. Pozorovaný pokles množstva VDAC1 počas ischémie, pravdepodobne v odpovedi na preťaženie mitochondrií Ca²⁺ , svedčí o snahe zachovať ich funkciu a tým zabrániť aktivácii procesov bunkovej smrti. Lepšie porozumenie týchto mechanizmov, ale tiež odhalenie funkcie na prvý pohľad negatívnych nitračných produktov, by mohlo pripraviť cestu novým liečebným modelom relevantným pre kardiovaskulárne ochorenia.