Universiẗat, Diss., 2007--Giessen.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

Cardiovascular diseases (CVD), subsuming atherosclerosis of the coronary arteries and subsequent myocardial infarction, are the leading cause of death in the European Union (over 4 million deaths annually), with devastating individual and economic consequences. Recent studies revealed that T cells play a crucial role in post-MI inflammation, healing and remodelling processes. Nevertheless, the specificity profile of adaptive immune responses in the infarcted myocardium has not yet been differentiated. The experiments portrayed in this thesis sought to assess whether post-MI CD4+ T cell responses in mice are triggered by heart specific antigens, and eventually identify relevant epitopes. We were able to create a murine antigen atlas including a list of 206 epitopes for I-Ab and 193 epitopes for I-Ad presented on MHC-II in the context of MI. We sought to consecutively test this panel by in vitro T cell proliferation and antigen recall assays ex vivo. The elispot assay was used as a readout for antigen-specific stimulation by measurement of IL-2 and IFN-γ production, currently the most sensitive approach available to detect even small counts of antigen producing cells. Splenocytes as well as lymphocytes from mediastinal lymph nodes were purified from animals 7 days or 56 days after EMI conducted by ligation of the left anterior descending artery. We were able to provide evidence that post-MI T cell responses in Balb/c mice are triggered by heart-specific antigens and that MYHCA, especially MYHCA614-628, is relevant for that response. Moreover, a significant specific T cell response after MI in C57BL/6J mice was observed for α actin, cardiac muscle 1 [ACTC1], myosin-binding protein C3 [MYBPC3] and myosin heavy chain α [MYHCA] derived heart specific antigens. Generally, the epitopes of interest for Balb/c as well as C57BL/6J could be further investigated and may eventually be modulated in the future. / Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) sowie der häufig folgende Myokardinfarkt sind die häufigsten Todesursachen in der Europäischen Union (über 4 Millionen Todesfälle pro Jahr) mit verheerenden individuellen und wirtschaftlichen Folgen. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass T-Zellen eine entscheidende Rolle bei Entzündungs-, Heilungs- und Umbauprozessen nach einem Myokardinfarkt spielen. Das Spezifitätsprofil adaptiver Immunantworten im infarzierten Myokard konnte bisher jedoch noch nicht differenziert werden. Die in dieser Arbeit dargestellten Experimente gingen der Frage nach, ob CD4+ T-Zellantworten nach einem Myokardinfarkt in Mäusen durch herzspezifische Antigene ausgelöst werden und ob hieraus relevante Epitope identifiziert werden können. Uns gelang es, einen Maus-Antigen-Atlas zu erstellen, der eine Zusammenstellung von 206 Epitopen für I-Ab und 193 Epitope für I-Ad enthält, welche auf MHC-II im Rahmen des Myokardinfarkts präsentiert werden. Dieses Panel wurde nacheinander durch In-vitro-T-Zell-Proliferations- und Antigen-Recall-Assays ex vivo getestet. Der Elispot-Assay wurde als sensitivster verfügbare Ansatz zur Quantifizierung der antigen-spezifischen Stimulation durch Messung der IL-2- und IFN-γ-Produktion verwendet. Splenozyten sowie Lymphozyten aus mediastinalen Lymphknoten der Mäuse wurden 7 Tage bzw. 56 Tage nach einem experimentellen Myokardinfarkt, welcher durch Ligation der RIVA Arterie durchgeführt wurde, aufgereinigt. Wir konnten nachweisen, dass Post-MI-T-Zellantworten in Balb/c Mäusen durch herzspezifische Antigene ausgelöst werden, und dass MYHCA, insbesondere MYHCA614-628, für diese Antwort relevant ist. Darüber hinaus konnte eine signifikante spezifische T-Zell-Antwort nach Myokardinfarkt in C57BL/6J Mäusen auf aus Alpha-Actin des Herzmuskels 1 [ACTC1], Myosin-bindendes Protein C vom Herztyp [MYBPC3] und der schweren Kette des Myosins α [MYHCA] generierten herzspezifischen Antigenen gezeigt werden.

Die ETiCS-Studie (Etiology, Titre-Course, and effect on Survival) ist die bisher größte prospektive europäische Studie, die Ursachen und Entstehungsmechanismen kardialer Autoimmunphänomene untersucht. Ziel dieser Dissertation war die umfassende Charakterisierung der beiden prospektiven ETiCS-Kollektive sowie der Vergleich ihrer demographischen, klinischen, laborchemischen und apparativen Charakteristika zum Zeitpunkt des Studieneinschlusses. Die prospektive ETiCS-Studie umfasste im FAMI-Kollektiv (erster akuter Myokardinfarkt) insgesamt n=180 Patienten und im AMitis-Kollektiv (erste akute Myokarditis) n=96 Patienten. Die demographischen Daten, das kardiovaskuläre Risikoprofil sowie die klinische Symptomatik unserer Patienten entsprachen im Wesentlichen den in der Literatur bereits beschriebenen ähnlichen Vergleichskollektiven, mit dem interessanten Unterschied, dass unsere Infarkt-Patienten deutlich jünger waren (57 ± 8 Jahre), als der Durchschnittspatient mit erstmaligem Myokardinfarkt. Als Schlussfolgerung dieser Arbeit für die klinische Praxis lässt sich durch akribische Erhebung der Anamnese und des kardiovaskulären Risikoprofils eines Patienten mit unklaren kardialen Beschwerden mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ein akuter Myokardinfarkt oder eine akute Myokarditis vorhersagen. Das führende klinische Symptom ist mit Thoraxschmerz und Dyspnoe bei beiden Krankheitsbildern recht ähnlich, jedoch sollte bei führender Belastungsdyspnoe und zeitgleich typischen Nebenkriterien (Fieber, Palpitationen, Infektanamnese) primär an eine Myokarditis gedacht werden. Anhand der Ischämiemarker ist der Ausschluss einer akuten Myokardischämie oder einer akuten Herzmuskelentzündung zwar mit großer Sicherheit möglich, bei erhöhten Werten muss jedoch für eine weitere Differenzierung auch die Klinik, die EKG-Diagnostik und die Echokardiographie mit betrachtet werden. Auch bei nicht eindeutigem EKG-Befund sollte die Indikation zur Koronarangiographie nur in Zusammenschau der genannten Befunde gestellt werden. Sobald sich jedoch der Verdacht auf ein akutes Infarktgeschehen erhärtet, sollte ohne Zeitverzögerung eine invasive Diagnostik erfolgen. / The ETiCS study (Etiology, Titre-Course, and effect on Survival) is the largest prospective European study to date to investigate the causes and mechanisms of cardiac autoimmune phenomena. The aim of this dissertation was the comprehensive characterization of the two prospective ETiCS collectives and the comparison of their demographic, clinical, laboratory and instrumental characteristics at the time of study inclusion. The prospective ETiCS study included n=180 patients in the FAMI (first acute myocardial infarction) and n=96 patients in the AMitis (first acute myocarditis) group. The demographic data, cardiovascular risk profile, and clinical symptoms of our patients were broadly similar to those of the other collectives described in the literature, with the interesting difference that our infarction patients were significantly younger (57 ± 8 years) than the average patient with first myocardial infarction. As a conclusion of this work for clinical practice, meticulous evaluation of the medical history and cardiovascular risk profile of a patient with unclear cardiac symptoms allows to predict with a certain probability an acute myocardial infarction or acute myocarditis. The leading clinical symptom is quite similar with chest pain and dyspnea, but in case of leading exercise dyspnea and at the same time typical secondary criteria (fever, palpitations, history of infection) myocarditis should be considered primarily. Although laboratory markers allow the exclusion of acute myocardial ischemia or acute myocarditis with a high degree of certainty, in the case of elevated values, clinical presentation, ECG diagnostic and echocardiography must also be considered for further differentiation. Even if the ECG findings are inconclusive, the indication for coronary angiography should only be made in conjunction with the above-mentioned findings. However, as soon as the suspicion of an acute infarction is confirmed, invasive diagnostics should be performed without delay.

Die Atherosklerose ist als Ursache kardiovaskulärer Erkrankungen, welche die häufigste Todesursache weltweit darstellen, von großer klinischer und wissenschaftlicher Relevanz. Atherosklerose ist charakterisiert durch Einlagerungen von Lipiden in die Gefäßwand, welche zur Ausbildung von Plaques führen. Als Folge wird eine chronische Entzündungsreaktion eingeleitet, die durch spezifische Immunzellen, unter anderem T-Lymphozyten, und komplexe molekulare Prozesse aufrechterhalten wird. Durch eine verminderte Sauerstoffdiffusionskapazität und eine hohe Zelldichte ist das Milieu in den Plaques hypoxisch. Zur zellulären Anpassung an ein solches hypoxisches Milieu werden Hypoxie-induzierbare Faktoren (HIF) in den Immunzellen stabilisiert. Der Transkriptionsfaktor HIF-1 ist ein heterodimeres Protein, welches die Transkription bestimmter Zielgene initiiert, die den Zellen notwendige Adaptationen des Zellstoffwechsels an ein vermindertes Sauerstoffangebot ermöglichen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin zu untersuchen, inwiefern sich ein Ausschalten des Transkriptionsfaktor HIF-1α selektiv in T-Lymphozyten auf Atherosklerose und Myokardinfarkt auswirkt. Die funktionelle Bedeutung von HIF-1α in T-Zellen in der Pathogenese dieser Erkrankungen wurde an zwei Mausmodellen untersucht. Im Atherosklerose Modell wurde Biomaterial von LDLR-/- Mäusen mit T-Zell spezifischem Knockout von HIF-1α nach achtwöchiger fettreicher Western-Typ Diät untersucht. Histologisch zeigte sich eine vermehrte Plaqueausprägung und ein verminderter Makrophagenanteil in den Plaques. Durchflusszytometrisch und mittels qPCR konnten keine Unterschiede in der Lymphozytendifferenzierung in Milz und Lymphknoten dieser Mäuse nachgewiesen werden. Im Myokardinfarkt-Modell mit T-Zell spezifischem HIF-1α Knockout konnte in früheren Untersuchungen der Arbeitsgruppe eine vergrößerte Infarktzone mit eingeschränkter kardialer Funktion nachgewiesen werden. Histologisch konnte im Rahmen dieser Arbeit hierfür kein zellmorphologisches Korrelat in Kardiomyozytengröße oder der Vaskularisation des Myokards gefunden werden. In Zukunft könnte HIF-1α in T-Lymphozyten ein möglicher Angriffspunkt zur medikamentösen Prävention oder Therapie kardiovaskulärer Erkrankungen sein. / Atherosclerosis is of great clinical and scientific relevance as a cause of cardiovascular disease, which is the most common cause of death worldwide. Atherosclerosis is characterized by deposition of lipids in the vessel wall, which leads to the formation of plaques. As a consequence, a chronic inflammatory response is initiated, which is maintained by specific immune cells, including T lymphocytes, and complex molecular processes. Due to a reduced oxygen diffusion capacity and a high cell density, the environment in the plaques is hypoxic. For cellular adaptation to such a hypoxic milieu, hypoxia-inducible factors (HIF) are stabilized in immune cells. The transcription factor HIF-1 is a heterodimeric protein that initiates the transcription of specific target genes that enable cells to make necessary adaptations of cellular metabolism to a reduced oxygen supply. The aim of the present work was to investigate the extent to which silencing of the transcription factor HIF-1α selectively in T lymphocytes affects atherosclerosis and myocardial infarction. The functional significance of HIF-1α in T cells in the pathogenesis of these diseases was investigated in two mouse models. In the atherosclerosis model, biomaterial from LDLR-/- mice with T-cell specific knockout of HIF-1α was examined after an eight-week high-fat Western-type diet. Histologically, there was increased plaque expression and decreased macrophage content in plaques. Flow cytometry and qPCR did not detect differences in lymphocyte differentiation in the spleen and lymph nodes of these mice. In the myocardial infarction model with T-cell specific HIF-1α knockout, an enlarged infarct zone with impaired cardiac function could be detected in previous studies of the research group. Histologically, no cell morphological correlate for this in cardiomyocyte size or myocardial vascularization could be found in this work. In the future, HIF-1α in T lymphocytes could be a potential target for drug prevention or therapy of cardiovascular diseases.

Ziel der vorliegenden Studie war es, die Veränderungen der komplexen dreidimensionalen Infarktanatomie im Verlauf der Infarktheilung zu untersuchen. Material und Methoden: Mit Hilfe kernspintomographischer Late Enhancement (LE) Untersuchungen ist es möglich, den Myokardinfarkt im Verlauf der gesamten Infarktheilung abzubilden und exakt zu vermessen. Insgesamt wurden 74 LE Untersuchungen bei 30 Patienten nach erstmals aufgetretenem Myokardinfarkt durchgeführt. Alle Patienten waren einer Reperfusionstherapie unterzogen worden. Die Untersuchungszeitpunkte waren Tag 5±2 nach Myokardinfarkt (Mittelwert ± Standardabweichung, Zeitpunkt A), Tag 12±3 nach Myokardinfarkt (Zeitpunkt B), und nach 3 Monaten (Zeitpunkt C). 14 Patienten wurden zu allen drei Zeitpunkten untersucht, bei 10 Patienten wurden Messungen zu den Zeitpunkten A und C durchgeführt und bei 6 Patienten Messungen zu den Zeitpunkten B und C. In den LE Untersuchungen wurde der linke Ventrikel jeweils mit Hilfe von doppelt angulierten Kurzachsenschnitten (Schichtdicke 8 mm, ohne Zwischenschichtabstand) vollständig abgebildet. Die Bildauswertung erfolgte geblindet. In jedem Kurzachsenschnitt eines Infarkts wurden folgende Parameter gemessen: Die Infarktquerschnittsfläche (MI, in mm2), die größte zirkumferentielle Ausdehnung des Myokardinfarkts (Z, in mm) und die Infarktdicke (D, in mm). Aus diesen Parametern und der gegebenen Schichtdicke von 8 mm konnten das Infarktvolumen (IV, in mm3), die Infarktausdehnung (IA, in mm2), die mittlere Infarktdicke (MID, in mm) und die mittlere zirkumferentielle Ausdehnung des Infarkts (MIZ, in mm) berechnet werden. Die Infarktausdehnung ist hierbei eine Fläche und beschreibt den Infarkt in seiner longitudinalen und zirkumferentiellen Ausdehnung. Eine Zunahme der Infarktausdehnung ist gleichbedeutend mit einer Dilatation bzw. Expansion des Infarkts. Alle Parameter können unabhängig vom vitalen Restmyokard bestimmt werden. In einer zusätzlichen zweidimensionalen Analyse wurden außerdem die Veränderungen der Infarktanatomie am Ort der maximalen Infarktdicke zum Zeitpunkt der ersten Messung und die Veränderungen der Infarktanatomie am Ort der maximalen zirkumferentiellen Ausdehnung zum Zeitpunkt der ersten Messung untersucht. Die Ergebnisse werden als Mittelwerte mit dazugehörigen Standardfehlern berichtet. Zur Verlaufsbeurteilung wurden die Parameter der Zeitpunkte B und C als Prozentsatz der vorangegangenen Messungen berechnet. Ergebnis: Innerhalb der ersten drei Monate nach Infarkt wurde eine Verringerung des Infarktvolumens im Mittel auf 69±5% des Ausgangswertes beobachtet. Die Volumenabnahme war hierbei zu einem größeren Anteil auf die Abnahme der Infarktdicke und zu einem kleineren Anteil auf die Abnahme der Infarktausdehnung zurückzuführen. Die mittlere Infarktdicke nahm innerhalb von 3 Monaten im Mittel auf 79±3% und die Infarktausdehnung im Mittel auf 88±4% ab. Diese Veränderungen waren signifikant (p<0,05). Die Infarktausdehnung veränderte sich jedoch innerhalb des untersuchten Kollektivs unterschiedlich. Bei 75% der untersuchten Infarkte wurde die Infarktausdehnung im Verlauf der Untersuchung geringer, bei 25% nahm die Infarktausdehnung jedoch zu. Eine Abnahme der Infarktdicke wurde in 92% der Fälle beobachtet. Sie kam unabhängig von der Dilatation eines Infarkts vor. Die Infarktdicke verringerte sich zwischen dem Zeitpunkt A und C bei 5 von 6 Patienten mit einer Zunahme der Infarktausdehnung, aber auch bei 17 von 18 Patienten ohne Infarktdilatation. In der zweidimensionalen Analyse zeigte sich, dass die Veränderungen der Infarktdicke und der zirkumferentiellen Ausdehnung innerhalb eines Infarkts regional unterschiedlich stark ausgeprägt waren. / Objective: To analyze the changes of infarct size and infarct anatomy during the course of infarct healing. Materials and Methods: MRI Late Enhancement (LE) studies can be used to visualize myocardial infarctions during the course of infarct healing. It is also possible to use these studies to accurately measure the size and shape of myocardial infarctions. For this study a total of 74 LE studies were performed in 30 patients following their first myocardial infarction. All patients were treated with a reperfusion therapy. The studies were performed on day 5±2 (mean ± standard deviation) post myocardial infarction (point A), day 12 ± 3 post myocardial infarction (point B) and after 3 months (point C). Of the 30 patients in this study 14 patients were measured at all three points, 10 patients were measured at point A and C and 6 patients were measured at point B and C. The left ventricle was imaged completely from base to apex using consecutive double oblique imaging planes (slice thickness 8mm, no slice spacing) during the LE studies. Image analysis was performed in a blinded fashion. In every short axis view the cross section surface (MI, in mm2), the circumferential extent (Z, in mm) and the infarct thickness (D, in mm) were measured. Using these parameters and the given slice thickness of 8mm, the infarct volume (IV, in mm3), the infarct extent (IA, in mm2), the mean infarct thickness (MID, in mm) and the mean circumferential extent (MIZ, in mm) were calculated. The infarct extent was defined as an area which described the myocardial infarction in both the longitudinal and circumferential extent. An increase of the infarct extent was equivalent to a dilatation or expansion of the myocardial infarct. All parameters were able to be determined independently from the vital rest of the myocardium. In an additional two-dimensional analysis, the changes of the infarct anatomy were studied using two different slices. One slice where the maximum infarct thickness was localized and the other, where the maximum circumferential extent was localized. Results were reported as means with corresponding standard errors. All parameters of Point B and C were calculated as a percentage of prior measurements. Results: Within the first three months post myocardial infarction, a decrease of infarct volume to 69±5% of the initial volume was found. The shrinkage of volume was mainly due to a decrease of the infarct thickness and to a lesser extent, to a decrease of the infarct extent. The mean infarct thickness decreased within three months to 79±3% and the infarct extent to 88±4%. These changes were statistically significant (p< 0.05). However, the changes of infarct extent in the study group were inconsistent. In 75% of the evaluated patients infarct extent decreased between point A and C but in 25% of the patients, the infarct extent increased in the same period of time. Infarct thinning was observed in 92% of all cases and occurred independently from infarct dilatation. The mean infarct thickness decreased between point A and C in 5 out of 6 patients with an increase of infarct extent. However, the infarcts thinned in 17 out of 18 patients without infarct dilatation as well. The two-dimensional analysis showed that the changes of infarct thickness and circumferential extent were regionally different within one myocardial infarction.

Die Präkonditionierung ist ein endogener Schutzmechanismus, bei dem die Toleranz einer Zelle gegen die Auswirkungen eines späteren ischämischen Schadens erhöht wird. Volatile Anästhetika sind in der Lage den durch die Ischämie verursachten Gewebsschaden zu vermindern, indem sie diesen Schutzmechanismus aktivieren. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der CaMK II in der Anästhetika-induzierten Präkonditionierung und in der durch Metoprolol vermittelten Kardioprotektion, sowie der dosisabhängige Effekt von Metoprolol auf die Kardioprotektion und die Desfluran-induzierte Präkonditionierung. Dazu wurde der spezifische Inhibitor der CaMK II, KN-93, sowie der kardioselektive Betablocker Metoprolol in verschiedenen Dosierungen, jeweils vor der Koronarokklusion alleine oder zusammen mit Desfluran, verabreicht. Die Versuche wurden in einem in vivo Herzinfarktmodell an weißen Neuseelandkaninchen durchgeführt. Die Resultate dieser Untersuchungen ergaben, dass KN-93 die Infarktgröße nicht reduzierte und die Desfluran-induzierte Präkonditionierung aufgehoben wurde. Die effektive Hemmung der CaMK II wurde durch Western blot Analysen bestätigt. Die weiteren Ergebnisse ergaben, dass erst eine Metoprolol-Dosis von 1,75 mg/kg und 2,5 mg/kg die Myokardinfarktgröße signifikant verminderte. Die Western blot Analyse zeigte eine effektive Blockade beider Phosphorylierungsstellen des PLB. Außerdem wurde die Desfluran-induzierte Präkonditionierung durch 0,2 mg/kg Metoprolol abgeschwächt, durch 1,0 mg/kg, 1,75 mg/kg oder 2,5 mg/kg Metoprolol wurde sie vollständig aufgehoben. Aus diesen Ergebnissen resultiert, dass die Desfluran-induzierte Präkonditionierung über die Calcium/Calmodulin Kinase II abhängige Phosphorylierung des Phospholamban vermittelt wird. Dagegen wird die Metoprolol-induzierte Kardioprotektion während der Reperfusion durch die Blockade der PKA- und CaMK II-abhängigen Phosphorylierung des PLB vermittelt. Außerdem deuten die Ergebnisse auf eine negative Interaktion zwischen der Desfluran-induzierten Präkonditionierung und der beta-adrenergen Blockade hin. / Precononditioning is an endogenous protective mechanism which increases the cellular tolerance against subsequent ischemic damage. Volatile anesthetics are able to reduce the ischemic tissue damage by activating this protective mechanism. In the current study, the role of CaMK II in anesthetic preconditioning and in cardioprotection by Metoprolol was investigated. Furthermore the effect of Metoprolol on cardioprotection and on desflurane-induced preconditioning was explored dose-dependently. For this purpose we used an in vivo model of acute myocardial infarction in rabbits. To examine the role of CaMK II in anesthetic preconditioning, KN-93 a specific inhibitor of CaMK II was administered, to investigate the role of β-adrenergic signaling metoprolol a cardioselective beta blocker was administered. This was given in absence or presence of desflurane respectively before coronary artery occlusion. The results showed that KN-93 did not affect infarct size but blocked Desfluran-induced infarct size. The effective blocking of CaMK II was verified by western blots. Further results showed that metoprolol did not affect infarct size at lower dose whereas 1.75 and 2.5 mg/kg of metoprolol reduced infarct size significantly. Western blot analysis confirmed the effective blockade of both phosphorylation sites of Phospholamban. Moreover Desfluran-induced preconditioning was attenuated by metoprolol at 0.2 mg/kg and was completely abolished by metoprolol at 1.0, 1.75 and 2.5 mg/kg. Theses results show, that desflurane-induced preconditioning is mediated by CaMK II-dependent Phospholamban phosphorylation, whereas Metoprolol-induced cardioprotection during reperfusion is mediated by the blockade of PKA- and CaMK II-dependent phosphorylation of Phospholamban. Furthermore these results suggest negative interactions between Desfluran-induced preconditioning and β-adrenergic receptor blockade. The underlying mechanisms need more investigations.

Die kontrastmittel- gestützte Late Enhancement- MRT ermöglicht die Darstellung myokardialer Veränderungen wie z.B. Ödem, Nekrose oder Fibrose. Ziel dieser Arbeit war es die semiautomatische Late Enhancement- Quantifizierung im Programm VPT 3.0 mit der manuellen Late Enhancement- Quantifizierung im Viewing- Programm zu vergleichen. Es wurden Late Enhancement- MRT- Datensätze von Patienten mit ischämischen (Myokardinfarkt) bzw. nicht- ischämischen Kardiomyopathien (Morbus Fabry, Morbus Hodgkin, Aortenklappenstenose) analysiert. Die Quantifizierung des Late Enhancement- Signals erfolgte manuell im Viewing- Programm und semiautomatisch unter Anwendung von VPT 3.0. Der Vergleich der Ergebnisse aus der manuellen Analyse und der semiautomatischen Analyse der Daten von Patienten nach Myokardinfarkt, mit kardialer Beteiligung bei Morbus Fabry und bei Z.n. anteriorer Mantelfeldbestrahlung bei Morbus Hodgkin, zeigte eine hohe Übereinstimmung sowie eine gute Korrelation der Werte beider Methoden. Eine valide Late Enhancement- Quantifizierung bei Patienten mit Aortenklappenstenose war sowohl in der manuellen, wie auch in der semiautomatischen Methode nicht möglich. Dies ist unter anderem auf das kleinfleckige, diffus flächige Verteilungsmuster im Rahmen der hier auftretenden konzentrischen Hypertrophie zurückzuführen. Des Weiteren konnte eine geringe Intraobservervariabilität aufgezeigt werden. Das semiautomatische Programm VPT3.0 ermöglicht eine genaue, mit der manuellen Methode gut korrelierende, Quantifizierung von Late Enhancement bei ischämischen und nicht- ischämischen Kardiomyopathien. Davon ausgenommen ist die Aortenstenose. / Contrast agent-based late enhancement mri allows the depiction of myocardial changes e.g. edema, fibrosis or necrosis. The purpose of this thesis was to compare semi- automatic quantification of late enhancement using VPT3.0 with manual quantification using viewing- program. Late enhancement mri data of patients with ischemic (myocardial infarction) and non-ischemic cardiomyopathy (fabry's disease, hodgkin's lymphoma and aortic stenosis) were analyzed. The quantification of late enhancement signal was accomplished manually using viewing program and semi-automatically using VPT 3.0. The comparison of the results from the analysis of patients‘ data suffering from myocardial infarction, cardiac involvement in fabry’s disease and after anterior mantle field irradiation for hodgkin’s lymphoma, showed high correlation for both methods. A valid quantification of late enhancement in patients with aortic stenosis was not possible in most cases. This can, in part, be attributed to the blotchy and patchy pattern of the fibrotic changes appearing due to concentric hypertrophy. Additionally, a low intraobserver variability was demonstrated. The semi- automatic program VPT 3.0 provides an accurate, with the manual technique well- correlated method of quantifying late enhancement in ischemic and nonischemic cardiomyopathies, excluding aortic stenosis.

Die Aktivierung der löslichen Guanylatzyklase (sGC) durch Stickstoffmonoxid (NO) ist ein zentraler Mechanismus im NO/sGC/cGMP-Signalweg. Beim Syndrom der chronischen Herzinsuffizienz ist die Signalübertragung durch NO jedoch gestört. Daher untersuchten wir die Effekte des NO-unabhängigen sGC-Aktivators Ataciguat-Natrium (vormals HMR1766) auf Hämodynamik und linksventrikuläres Remodeling in der Postinfarktphase bei Ratten, alleine und in Kombination mit dem ACE-Hemmer Ramipril. 10 Tage nach experimentellem Myokardinfarkt wurden die Tiere für 9 Wochen über eine Sonde entweder mit Placebo, Ataciguat (10 mg/kg, zweimal täglich), Ramipril (1 mg/kg/Tag) oder einer Kombination aus beidem gefüttert. Die Infarktgröße war in allen Gruppen vergleichbar. Die Monotherapie mit Ataciguat bzw. Ramipril verbesserte die linksventrikuläre Funktion und führte zu einem geringeren Anstieg des linksventrikulären Füllungsdruckes (LVEDP) und –volumens (LVEDV) im Vergleich zu Placebo. Die Kombinationstherapie war den Monotherapien überlegen. Weiterhin konnten sowohl die Ventrikelkontraktilität (LV dP/dtmax/IP), als auch -relaxationsfähigkeit (LV dP/dtmin) verbessert werden und die Lungenflüssigkeit sowie die rechtsventrikuläre Hypertrophie signifikant durch die Monotherapien, bzw. noch weiter durch die Kombination gesenkt werden. Die in der Placebo-Gruppe erhöhten Werte für Myozytenquerschnitt und interstitielle Fibrose waren in der Ramipril- und Ataciguat-Gruppe signifikant und in der Kombination noch weiter vermindert. Zusätzlich konnte auch der Superoxidanionenspiegel im kardialen Gewebe am besten durch die Kombinationstherapie gesenkt werden. Dabei zeigte sich eine Beeinflussung der NADPH-Oxidase-Untereinheit gp91phox und des mitochondrialen Enzyms UCP3. Eine Langzeitbehandlung mit Ataciguat verbesserte also die linksventrikuläre Dysfunktion und das kardiale Remodeling bei Ratten nach Myokardinfarkt in vergleichbarem Ausmaß wie die Therapie mit Ramipril. Die Kombination aus Ataciguat und ACE-Hemmer war jedoch wesentlich effektiver. Folglich stellt die sGC-Aktivierung einen vielversprechenden Therapieansatz zur Prävention von kardialem Remodeling und Herzinsuffizienz nach Herzinfarkt dar. / Impairment of nitric oxide (NO) signaling contributes to progression of heart failure. Activation of soluble guanylate cyclase (sGC) by NO is the key event in NO/sGC/cyclicGMP signaling. In this work, the effects of the NO independent sGC activator Ataciguat alone and in combination with the angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor ramipril, on hemodynamics and cardiac remodeling in rats after extensive myocardial infarction (MI) were investigated.

Ziel dieser Arbeit war, in einem experimentellen Ansatz der Frage nachzugehen, welche pathophysiologischen Veränderungen in Bezug auf Hypertrophie und Funktionalität der Herzmuskulatur nach einem Myokardinfarkt durch Calsarcin-1 hervorgerufen werden und welchen Einfluss das Z-Scheiben-Protein in-vivo auf den Kalzium-Calmodulin Signalweg besitzt. Für die dafür durchgeführten Untersuchungen konnte auf drei verschiedene Mauslinien zurückgegriffen werden (Calsarcin-1 knockout-Mäuse, Calsarcin-1 transgene Mäuse, Wildtypmäuse). Die vorliegende Arbeit baut auf den in-vitro Ergebnissen von Frey et al. (2004) auf. Insgesamt wurden 278 Mäuse einer Infarkt- oder Scheinoperation unterzogen. Fünf Wochen nach ihrer Operation wurde das Herz jeder Maus mittels Ultraschall vermessen und auf seine Funktionstüchtigkeit untersucht. Anschließend wurden die Tiere getötet. Die entnommenen Herzen wurden gewogen, die entnommenen Unterschenkel vermessen. Insgesamt 60 Herzen wurden nach konventionellen histologischen Verfahren HE-gefärbt. 39 Mäuse wurden 24 Stunden nach ihrer Infarktoperation getötet. Ihre Herzen wurden mit Evans-blue und Tetrazoliumchlorid gefärbt. Insgesamt gingen Gewebeproben von 67 Herzen in die Untersuchungen auf RNA-Ebene (Real-Time PCR, Dot Blot) ein. Die Herzen von 40 Tieren konnten auf Proteinebene (Western Blot) untersucht werden. Die echokardiologische Untersuchung der Mäuse nach fünf Wochen zeigte eine deutliche Dilatation des linken Ventrikels derjenigen Tiere, die einer Infarktoperation unterzogen worden waren. Die größte Dilatation der drei Infarktgruppen wiesen die Mäuse auf, die nicht in der Lage sind, das Z-Scheiben-Protein Calsarcin-1 auszubilden (0,558 cm (ko Mi) vs. 0,494 cm (Wt Mi); p < 0,001). Diese Mäuse zeigten auch gegenüber den anderen beiden Infarktgruppen die ausgeprägteste systolische Dysfunktion (FS von 0,238% (ko Mi) vs. 0,376% (Wt Mi) und 0,353% (tg Mi); jeweils p < 0,001). Keine Unterschiede bestanden zwischen den Gruppen der scheinoperierten Mäuse. Morphometrische Analysen belegten eine deutliche Hypertrophie der Calsarcin-1 defizienten Mäuse, die durch die Infarktoperation einer biomechanischen Stresssituation ausgesetzt wurden. Als Hypertrophiemaß wurde der Quotient aus Herz- und Körpergewicht gewählt, zusätzlich wurde der Quotient aus Herzgewicht und Tibialänge bestimmt. Bei beiden Messungen unterschied sich das Herzgewicht der knockout-Mäuse mit Infarkt signifikant von den anderen beiden Infarktgruppen. Für das Verhältnis von Herz- zu Körpergewicht wurde für die drei Mäusegruppen ermittelt: 7,55 ± 0,6mg/g (ko Mi ), 5,56 ± 0,23mg/g (WtMi) und 5,73 ± 0,4mg/g (tgMi), wobei p < 0,01 bei ko Mi/Wt Mi und p < 0,86 bei tg Mi / Wt Mi. Für das Verhältnis von Herzgewicht zu Tibialänge ergab sich: 12,4mg/mm (ko Mi), 10,11mg/mm (Wt Mi) und 10,02mg/mm (tg Mi) (p < 0,001 koMi / WtMi, p < 0,27 tg Mi / WtMi). Zwischen den Gruppen der scheinoperierten Mäuse wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Auch auf zellulärer Ebene wiesen die Calsarcin-1 knockout-Mäuse mit Myokardinfarkt eine deutliche Hypertrophie auf verglichen mit den Wildtyp-Mäusen mit Infarkt und den Calsarcin-1 transgenen Tieren (Zellgrößenzunahme um 43,12% (koMi), 34,85% (WtMi) und 29,12% (tgMi); jeweils p < 0,001). Von allen drei Infarktgruppen zeigten die knockout-Mäuse nach fünf Wochen die ausgeprägteste Narbenbildung (Fläche der Infarktnarbe in % der Fläche des linken Ventrikels: 73,41±7,85% (ko-Mi), 53,71±3,81% (WtMi) und 48,60±6,04% (tgMi)). Übereinstimmend dazu wiesen die knockout-Mäuse mit Myokardinfarkt eine übermäßige Steigerung der ANP Produktion auf mRNA-Ebene auf. Auf Proteinebene konnte eine Steigerung der Produktion von MCIP nachgewiesen werden (ko Mi 4,3 ± 0,5 vs. Wt Mi 2,3 ± 0,3 ; p < 0,01). Zusammenfassend lassen die Ergebnisse auf eine gesteigerte Aktivität von Calcineurin und auf ein pathologisches Remodeling in der Abwesenheit von Calsarcin-1 schließen. Die Überexpression von Calsarcin-1 scheint dagegen eine pathologische Hypertrophie des Herzmuskels abmildern zu können.