Verbundprojekt: Mitochondriale Dynamik der inneren Membran im alternden Herzen; Teilvorhaben: Etablierung von Modellsystemen

Das übergeordnete Ziel dieser Zusammenarbeit mit Frau Eisner in Chile ist es, die Prozesse in Mitochondrien zu verstehen, die zur Alterung des Herzens beitragen. Es handelt sich um ein Projekt, das der internationalen Kooperationsverstärkung dient und spezifische, komplementäre Expertisen der chilenischen und deutschen Gruppe vereinigt. V. Eisner in Chile hat wichtige Beiträge zur Entdeckung der Bedeutung der mitochondrialen Fusionsdynamik in Myokardzellen geleistet und gezeigt, dass diese von Ca2+-Oszillationen abhängt. Karin Busch ist spezialisiert auf hochauflösende Mikroskopietechniken, mit denen die Ultrastruktur und die Dynamik der inneren Mitochondrienmembran dargestellt und mit der Funktion korreliert werden kann. Die Morphologie und die Aktivität der Mitochondrien desintegrieren während der zellulären Seneszenz, wobei die Ursachen dieser Veränderungen nur ansatzweise untersucht wurden. Wir gehen davon aus, dass eine Verschlechterung der bionergetischen Funktion von Mitochondrien mit einer Störung des Redox-Gleichgewichts in der Zelle zusammenhängt und sich schließlich negativ auf die Ca2+-Homöostase der Kardiomyozyten auswirkt. Ca2+ ist ein für die elektrische Aktivität der Herzmuskelzellen essentielles Ion. Mitochondrien sind Produzenten von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), die als Signal- aber auch als schädigende Moleküle wirken und Auswirkung auf den Redox-Haushalt haben. Bei der Ca2+ Homöostase wirken ER und Mitochondrien zusammen. Eine Störung der Ca2+ Homöostase führt zu einer Schwellung der Mitochondrien, die schließlich zur Apoptose führen kann. Falls nur wenige Mitochondrien betroffen sind, können diese durch selektiven Abbau, Mitophagie genannt, eliminiert werden. Für die genannten Prozesse ist die Dynamik inneren Mitochondrienmembran (IMM) ein wesentlicher Parameter, der u.a. die bioenergetische Funktion der Mitochondrien, die Ca2+ Aufnahme und die Struktur der Mitochondrien bestimmt. Über die Dynamik der inneren Membran erlaubt eine Anpassung