The Na+/Ca2+ exchanger, not the Ca2+ uniporter, governs Ca2+ uptake in cardiac mitochondria across species from mice to men

Die mitochondriale Ca2+ Aufnahme ist essenziell für die Regulation des Citratzykus während Veränderungen der kardialen Arbeitslast, z. B. während ß-adrenerger Stimulation. Beim Menschen kann das Herzzeitvolumen um das 4- bis 5-fache gesteigert werden, während in Mäusen dies nur um ca. 50% zunimmt, da diese bereits eine sehr hohe Herzfrequenz in Ruhe haben (um 600/min). Ca2+ wird rapide in Mitochondrien über den Ca2+ Uniporter (MCU) aufgenommen, aber langsam über einen Na+/Ca2+ Austauscher wieder heraustransportiert. Daher werden die steady-state Ca2+ Konzentrationen in Mitochondrien insbesondere über die Herz- (bzw. Stimulatons-) Frequenz reguliert. Da exzessive mitochondriale Ca2+ Aufnahme die sog. Permeability transtion Pore (PTP) öffnen kann, was zum Zelltod führt, ist die Regulation der steady-state mitochondrialen Ca2+Konzentration von großer Bedeutung. Im vorliegenden Projekt werden die Aktivitäten des MCU sowie des NCLX in humanen kardialen Mitochondrien mit denen in Nagetieren verglichen, in denen die Herzfrequenz höher als im Menschen ist. Basierend auf präliminären Daten spekulieren wir, dass die mitochondriale Ca2+ Aufnahme vor allem durch eine differentielle Aktivität und Expression des NCLX und weniger durch die des MCU reguliert wird. Die Ergebnisse der Studie sind von Bedeutung für die Interpretation von Daten aus Knock-out Mäusen, in denen MCU oder NCLX deletiert wurden, aber auch für therapeutische Strategien, die mitochondriale Ca2+ Homöostase zu beeinflussen.