Amir Mohmed Ahmed Abushouk

Effects of ceramide on cardiomyoblasts viability and mitochondrial function

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) vorgelegt an der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 21.02.2007

Abstract
Ceramide sind Sphingolipide, die verschiedene zelluläre Prozesse wie die Differenzierung, Wachstums-Unterdrückung, Zellalterung sowie Apoptose regulieren.
Die Kardiomyoblastzellen (H9C2) wurden mit den synthetischen und zelldurchlässigen kurzkettigen C2- und C6-Ceramiden, oder dem langkettigen C16-Ceramid unterschiedlich lang inkubiert. Die Zell-Viabilität, mitochondriale Funktion und einige Apoptosemarker wurden mit verschiedenen komplementären Techniken untersucht.
Unsere Ergebnisse zeigten eine signifikante Reduktion der Viabilität der H9C2-Zellen nach 24-Stunden Inkubation mit einer der 3 Ceramiden. Alle 3 Ceramide zeigten eine Reduktion des mitochondrialen Membranpotentials und als ein Zeichen von mitochondrial-induzierter Apoptose einen Anstieg des zytosolischen Cytochrom C. Außerdem resultierte die Behandlung mit C6-Ceramid in einer signifikanten Reduktion der Aktivität des mitochondrialen Komplexes I, Komplex I+III und Komplex IV.
Nach Behandlung mit Ceramiden für eine Stunde zeigten die Zellen eine Induktion des proapoptotischen Bax, eines Mitglied der Bcl-.2-Familie, die nach 24 Stunden vermindert war. Überraschenderweise zeigten die Zellen eine gesteigerte Induktion des antiapoptotischen Bcl-xL. Außerdem gab es einen Anstieg der Caspase-9-Aktivität und einen Abfall von ungespaltener Procaspase-3 und -9 nach Behandlung mit Ceramiden. Dies ist möglicherweise ein Zeichen für gesteigerten Verbrauch an Procaspase-3 und -9.
Zusammenfassend kann man sagen, dass die Inkubation mit C2, C6 oder C16 Ceramiden zu programmierten Zelltod mit atypischen apoptotischen Eigenschaften führt.

Ceramides are sphingolipids that have been shown to regulate several cellular processes including differentiation, growth suppression, cell senescence, and apoptosis.
The cardiomyoblast cells (H9C2) were incubated with the synthetic short chain and cell permeable C2 and C6 ceramides, or the long chain C16 ceramide for different time durations. Cell viability, mitochondrial function and some markers of apoptosis were analysed using multiple complementary techniques.
Our results revealed a significant reduction of H9C2 cells viability following incubation with any of the three ceramides for 24 hrs. All the three ceramides showed reductions in the mitochondrial membrane potential, and an increased cytosolic cytochrome c as a sign of mitochondrial induced apoptosis. Moreover, treatment of the cells with C6 ceramide did result in a significant reduction of mitochondrial complex I, complex I+III, complex III and complex IV activities.
After one hour of ceramides treatment, the cells showed a significant induction of the proapoptotic Bcl-2 family member Bax, this was decreased after 24 hrs. Surprisingly, the cells also showed an increased induction of the antiapoptotic Bcl-xL with an insignificant splicing towards the proapoptotic Bcl-xS. Furthermore, there was increased caspase-9 activity and decreased uncleaved procaspase-3 and 9 following treatment with ceramides, probably as a sign of increased consumption of procaspase-3 and 9. In conclusion, incubation of H9C2 cells with C2, C6 or C16 ceramides resulted in a programmed cell death with atypical features of apoptosis.

Keywords:
Apoptose, Ceramide, Bcl-XL

apoptosis, ceramide, Bcl-XL

Online-Dokument im PDF-Format (917 KB) mit integrierter Gliederung.

Inhaltsverzeichnis
Front page, Abstract, Content, Abbreviations
1. Introduction (1-10)
2. Objectives of the study (11)
3. Materials and methods (12-21)
4. Results (22-33)
5. Discussion (34-45)
6. Summary (46-47)
7. References (48-64)
8. Theses (65-66)
Publications