Für die elektromechanische Kopplung in Herz- und Skelettmuskel spielt die kalziuminduzierte Kalziumfreisetzung aus den Membranen des sarkoplasmatischen Retikulums (SR) eine wichtige Rolle. Das SR ist nicht nur an der Entstehung synchronisierter Kalziumtransienten, sondern auch elementarer Ereignisse, wie Kalziumoszillationen, Kalziumsparks und Kalziumwellen beteiligt. In einem neu entwickelten artifiziellen System von immobilisierten SR-Vesikeln (Skelettmuskel adulter Hausschweine) in Agarose-Gel wurde mittels konfokaler Fluoreszenzmikroskopie gezeigt, dass die Kalziumsignalausbreitung in Form von Wellen unmittelbar an das Vorhandensein des SR gebunden ist. Spontane oder stimulierte räumlich-zeitliche Kalziumstrukturen wurden in Präparaten mit inhomogener und homogener Verteilung von Zellorganellen beobachtet. Die elementaren Ereignisse der Kalziumfreisetzung unterliegen den Prinzipien der Selbstorganisation in erregbaren Medien. Die Kalziumwellenausbreitung wurde in Abhängigkeit unterschiedlicher totaler Kalziumkonzentrationen im System, unterschiedlicher Vesikelproteinkonzentrationen sowie von zusätzlich eingebetteten Mitochondrien untersucht. Durch Applikation von Thapsigargin, ein Hemmstoff der SR-Ca-ATPase, oder von Antimycin A, ein Hemmstoff der mitochondrialen Atmungskette, konnte die Kalziumsignalausbreitung signifikant verändert werden. Mit Hilfe der Geschwindigkeits-Krümmungs-Beziehung wurden scheinbare Ca2+-Diffusionskoeffzienten im System mit und ohne Mitochondrien bestimmt. Das in vitro-System eröffnet neue Möglichkeiten der Untersuchung des Einflusses morphometrischer Parameter, von Mitchondrien und pharmakologischer Substanzen auf die Entstehung elementarer Signale der Kalziumfreisetzung aus den Membranen des SR.
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