Permeability Transition Dynamik und Antioxidantien: Möglichkeiten einer Restitution bei frühen Apoptose-Ereignissen

Bei degenerativen Prozessen spielt der mitochondriale Mega-Channel, die Permeability Transition Pore (mtPTP), eine zentrale Rolle. Ziel des Projektes ist es, in klinisch relevanten Schädigungsmodellen (bevorzugt neuronal differenzierte Cybrid-Zellen, die humane Mitochondrien von Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen enthalten), den Anteil der mtPTP-vermittelten Apoptose zu bestimmen. Mittels mikroskopisch-bildgebender Verfahren wird untersucht, wie sich ein genetisch bedingtes Defizit der oxidativen Phsosphorylierung (OXPHOS-Inhibierung in LHON-Cybrid-Zellen) auf die Sensitivität gegenüber Permeability-Transition-auslösenden Noxen (u. a. Kalzium, oxidativer Stress) und auf die nachfolgende Apoptosekaskade auswirkt. Untersucht wird, ob der durch den OXPHOS-Defizit induzierte höhere endogene oxidative Stresslevel ursächlich für eine veränderte mtPTP-Formierung bzw. deren Aktivität verantwortlich ist. Dazu messen wir  funktionelle mitochondriale Parameter in lebenden Zellen und quantifizieren die mtPTP relevanten Proteine Cyclophyllin D und Bax. Einzelkanaluntersuchungen werden dazu durchgeführt. Wir wollen zudem festzustellen, inwieweit eine Inhibition der potentiell pro-apoptotischen Veränderungen der mtPTP-Aktivität mittels Modulatoren der Pore sowie durch Antioxidantien möglich ist.  Dabei wird der mitochondriale ATP-abhängige Kaliumkanal (mtKATP) als modulierender Faktor für die mtPTP einbezogen. Ein Vergleich der Wirkung unterschiedlicher Antioxidantien (u. a. des Melatonins, kürzlich von uns als endogener Blocker der mtPTP charakterisiert) soll zeigen, ob die mtPTP-Inhibition als eine generelle Eigenschaft dieser Substanzen aufzufassen ist. Die Relevanz von in-vitro erfolgreichen Interventionsmöglichkeiten wird an in-vivo Schädigungsmodellen geprüft (NMDA-Glaukom-Modell, sowie eigens dazu zu etablierendes Parkinsonmodell: chronische Rotenon-Applikation).