Univ., Diss.--München, 1997.

Heidelberg, Univ., Diss., 2008.

Heidelberg, Univ., Diss., 2001.

Mainz, Univ., Diss., 2000.

A rising percentage of women with risk factors for cardiovascular disease (CVD) reach menopause and experience postmenopausal symptoms. In consequence they require assessment concerning the appropriate combination and safety of a hormone replacement therapy. Clinical trials using the combination of equine estrogens and medroxyprogesterone acetate (MPA) reported an increased risk of thromboembolic events and no cardiovascular protective effects in women receiving this type of hormone replacement therapy. However unopposed estradiol and different regimes estrogens/progestins in vitro and in animal studies have proved to be beneficial for the cardiovascular system. Thus it is possible that the negative outcomes of the clinical trials are an exclusive feature of the regime equine estrogens plus MPA. The present study was initiated to evaluate the cardiovascular effects and possible mechanism of damage of the regime MPA plus 17ß-estradiol in comparison to unopposed 17ß-estradiol during cardiac disease. The role of 17ß-estradiol and MPA during left ventricular dysfunction and chronic heart failure was studied in female Wistar rats that received myocardial infarction. After 8 weeks of treatment the combination of MPA plus estradiol aggravated left ventricular remodelling and dysfunction as judged by increased heart weight, elevated left ventricular end diastolic pressure and decreased left ventricular fractional shortening, effects that were accompanied by increase left ventricular oxidative stress and expression of rac 1 and p67phox regulatory subunits of the NADPH oxidase. In contrast ovariectomy as well as 17ß- estradiol supplementation conferred neutral effects on cardiac function and remodelling post myocardial infarction. Suggesting that the aggravating symptoms of the regime MPA plus 17ß –estradiol are inherent to this pharmacological regime and are not a class effect of the progesterone receptor ligands and are neither due to inhibition of estradiol beneficial effects. Considering that aldosterone plays an important role in the development and aggravation of cardiovascular disease the cardiovascular effects of MPA plus 17ß –estradiol was studied in a model of mineralocorticoid receptor activation and compared to the effects of regimes based in drospirenone, a new progestin with antimineralocorticoid properties. The complex pattern of cardiovascular injury in ovariectomized Wistar rats induced by 8 weeks of continuous chronic aldosterone infusion and high-salt diet was significantly attenuated in sham-ovariectomized rats and by coadministration of 17 ß-estradiol in ovariectomized animals. The beneficial role of 17 ß-estradiol on blood pressure, cardiac hypertrophy, vascular osteopontin expression and perivascular fibrosis was completely abrogated by coadministration of MPA. In contrast, drospirenone was either neutral or additive to 17 ß-estradiol in protecting against aldosterone salt-induced cardiovascular injury and inflammation. Taking into account that the kidney plays a major role for the development and aggravation of hypertension a further characterization of fluid balance, renal morphology and renal gene expression in the aldosterone salt treated rats was conducted. Aldo-salt treatment resulted in remnant kidney hypertrophy without structural damage, effects that were not modified by 17 ß-estradiol. However combination of MPA with 17 ß-estradiol enhanced kidney hypertrophy, fluid turnover, renal sodium retention and potassium excretion and was associated with increased renal ENaC expression, extensive renal lesions, tubular damage and enhanced p67phox expression and protein tyrosin nitrosylation. Different to the protective effects of drospirenone that included a complete blockade of kidney hypertrophy and sodium retention and enhanced renal expression of angiotensin II type-2 receptors. Therefore the loss of 17 ß-estradiol cardiovascular beneficial effects and the renal harmful effects in the aldosterone salt treated rats receiving MPA can not be extrapolated to other progestins. Indeed drospirenone conferred protective effects due to its antimineralocorticoid properties. In conclusion, the choice of specific synthetic progestins has profound implications on the development of cardiovascular and renal injury; MPA aggravated cardiac disease, which contributes to explain the adverse outcomes of clinical trials on the prevention of cardiovascular disease by combined estrogen and MPA treatment. / Eine zunehmende Zahl postmenopausaler Frauen mit kardiovaskulären Risikofaktoren leidet unter menopausalen Beschwerden. Diese Patientinnen benötigen daher eine Beratung hinsichtlich der Sicherheit einer post-menopausalen Hormonersatz-THerapie da klinische Studien ein gehäuftes Auftreten thromboembolischer Ereignisse unter einer kombinierten Gabe von Östrogenen und Medroxyprogesteron Acetat (MPA) nachgewiesen haben. Zudem war eine Protektion gegen kardiovaskuläre Erkrankungen, die nach der Menopause gehäuft auftreten, nicht nachweisbar. Im Gegensatz hierzu belegt eine Vielzahl von experimentellen Studien eine günstige Wirkung einer alleinigen Östrogensubstitution. Es erscheint daher möglich, dass die ungünstigen Wirkungen einer Hormonersatz-Therapie im Wesentlichen auf die Progesteron Komponente zurückzuführen ist, welche bei Frauen mit intaktem Uterus jedoch erforderlich ist um einer Endometriumhyperplasie vorzubeugen. Wenige experimentelle Studien haben bislang die Wirkungen unterschiedlicher, synthetischer Progestine im Herz- Kreislaufsystem untersucht. In der vorliegenden Studie war es daher erstmalig die Wirkung einer alleinigen Gabe von Östradiol mit einer kombinierten Applikation von Östradiol und MPA nach experimentellem Myokardinfarkt bei weiblichen Ratten verglichen. Die Kombination von Östradiol und MPA, nicht jedoch Östradiol allein oder natives Progesteron, führte zu einer Verschlechterung myokardialer Umbauprozesse (remodeling) welches in einer weiteren Verschlechterung der linksventrikulären Pumpfunktion resultierte. Diese sehr ungünstigen funktionellen Effekte waren mit einer vermehrten Generierung freier Sauerstoffradikale durch NADPH Oxidasen verbunden. Diese Beobachtungen unterstützen die Hypothese, dass MPA möglicherweise einen wesentlichen Anteil an den ungünstigen Wirkungen einer Hormonersatz-Therapie hat. Hierbei handelt es sich nicht um einen Klassen-Effekt aller Progestine sondern um eine spezifische Eigenschaft von MPA. Mineralokortikoid-Rezeptoren, welche durch Aldosteron und durch MPA aktiviert werden, besitzen auch eine wesentliche Funktion für pathologische Umbauprozesse im Myokard und im Gefäßsystem. Daher wurde in einem weiteren Ansatz die Frage untersucht, ob Östrogene und unterschiedliche synthetische Progestine (MPA, Drospirenon) aldosteron-gesteuerte, pathologische Umbauprozesse im Herzkreislaufsystem möglicherweise gegensinnig beeinflussen. Nach 8-wöchiger Aldosteron-Salz Behandlung zeigten zuvor normotensive Wistar Ratten eine arterielle Hypertonie, eine Myokardhypertrophie sowie ausgeprägte, perivaskuläre inflammatorisch-fibrosierende Veränderungen im Myokard und der Aorta. Diese wurden durch eine Ovarektomie verstärkt und durch die Substitution von Östradiol gemindert. Die Kombination von Östradiol und MPA, nicht jedoch von Östradiol und Drospirenon führte zu einer massiven Verstärkung des kardiovaskulären remoidelings. Gleichsinnige Beobachtungen wurden auch an den Nieren der Tiere gemacht; MPA, nicht jedoch DRSP, induzierte eine massive Nephropathie mit extensiver Glomerulosklerose, inflammatorischen Infiltraten und einer stark ausgeprägten Tubulo- und Vaskulopathie. Die ungünstigen Effekte von MPA waren auch hier wiederum mit einer verstärkten Expression und Aktivität der NADPH Oxidase verbunden. An der Niere MPA behandelter Tiere wurde zudem eine verstärkte Expression des endothelialen Natrium Kanals (ENaC) nachgewiesen, welche als kausaler Mechanismus der unter MPA exzessiv gesteigerten Natriumresorption in Betracht kommt. Drospirenon, welches neben seiner Wirkung als Progestin auch eine starke anti-mineralokortikoide Wirkung besitzt, führte in Kombination mit Östradiol zu einer kompletten Normalisierung des kardiovaskulären und renalen Phänotyps. Zusammenfassend besitzt die Wahl eines spezifischen, synthetischen Progestins (MPA, DRSP) einen hohen Stellenwert für die Sicherheit und Effizienz einer Hormonersatz-Therapie bei Patientinnen mit bereits bestehenden Herz- Kreislauferkrankungen zu besitzen. Neuere Progestine (DRSP) mit einem genau definierten Wirkungsspektrum könnten auch klinisch zu einer besseren Verträglichkeit einer HRT führen und die protektiven Wirkungen von Östrogenen unterstützen. Hierzu sind weitere klinische und experimentelle Untersuchungen erforderlich.

Adiponektin, ein Hormon des Fettgewebes, besitzt antiatherosklerotische Effekte und niedrige zirkulierende Adiponektin-Spiegel sind mit Koronarer Herzkrankheit (KHK) assoziiert. Der High-molecular weight (HMW)-Adiponektin Komplex wird als die bioaktive Komponente von Adiponektin vermutet. Frage dieser Studie war, ob HMW-Adiponektin mit dem Ausmaß einer KHK korreliert und ob HMW eher als Prädiktor für das Ausmaß einer KHK verwendet werden kann als Gesamtadiponektin. Eine weitere Studie zielte auf die mögliche therapeutische Beeinflussung der multimeren Zusammensetzung von Adiponektin mittels Atorvastatin. / Adiponectin has anti-atherogenic properties and low circulating adiponectin has been linked to coronary atherosclerosis. There is considerable evidence that the high-molecular weight (HMW) complex of adiponectin is the major active form of this adipokine. We therefore investigated whether HMW adiponectin is associated with the extent of coronary disease (CAD) in men. In another study potential influences of atorvastatin therapy on adiponectin multimer distribution were studied in patient with type 2 diabetes.

In diesem Projektteil charakterisierten wir mittels vergleichenden Analysen an Mäusen mit konditioneller, herzspezifischer Deletion der GC-A (CM GC-A KO; (Holtwick et al., 2003; Kilic et al., 2005 und 2007)) und Kontrolltieren die zellulären Mechanismen, welche bei Dysfunktion des ANP/GC-A-Systems die Entwicklung von Herzhypertrophie begünstigen. Wir untersuchten, ob/wie ANP die kardialen Effekte von -adrenerger versus Ang II/AT1 (Gs versus Gq-mediierter) Stimulation beeinflusst. Zunächst kombinierten wir an isolierten adulten murinen Kardiomyozyten elektrophysiologische Messungen der L-Typ Ca2+ Ströme (LTCS, mittels voltage-clamp Messungen in Kooperation mit Herrn Dr. M. Kruse und Herrn Prof. O. Pongs am Zentrum für Molekulare Neurobiologie, Universität Hamburg), fluorometrische Messungen der intrazellulären Calcium-Transienten (mittels Indo-1 AM) und Messungen der Kontraktilität (Zellverkürzung, mittels edge detection). Diese ex vivo Untersuchungen zeigten, dass Isoproterenol (ISO) und Ang II die LTCS, [Ca2+]i und Kontraktilität isolierter adulter Myozyten stimulieren. Interessanterweise hemmt ANP/GC-A die Effekte von Ang II, nicht aber die Effekte von ISO. Um der Bedeutung dieser Interaktion zwischen ANP und Ang II für die Entwicklung einer pathologischen Herzhypertrophie ... / The cardiac hormone atrial natriuretic peptide (ANP) is critically involved in the maintenance of arterial blood pressure and blood volume homeostasis. In addition to this endocrine actions, ANP exerts local, cardiac effects which counteract pathological cardiac hypertrophy and interstitial fibrosis. These diverse cellular actions of ANP are mediatied by the cGMP forming guanylyl cyclase (GC) receptor, GC-A. In cardiomyocytes, ANP/GC-A/cGMP signalling prevents pathological [Ca2+]i increases and thereby counteracts pathological hypertrophy. However the downstream signalling pathways mediating this effect are unclear. The present thesis characterized the third and downstream intracellular messengers mediating the cardiac antihypertrophic effects of ANP, with a special focus on the role of cGMP-dependent protein kinase I (cGKI). In addition, we investigated whether and how desensitization of the GC-A receptor alters the cardiac effects of ANP. ...

Das atriale natriuretische Peptid (ANP) beeinflusst den arteriellen Blutdruck und das intravasale Volumen durch Stimulation der intrazellulären Produktion von cGMP über den membranständigen Guanylyl Cyclase-A (GC-A)-Rezeptor. ANP stimuliert außerdem die Angiogenese und ist am Wachstum der Kardio-myozyten beteiligt. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde die dynamische Interaktion zwischen den rezeptoraktivierten Kationenkanälen Transient Receptor Potential Canonical Type 3 und Type 6 (TRPC3/C6) und dem GC-A-Rezeptor untersucht. Erst kürzlich konnte gezeigt werden, dass ANP über GC-A den TRPC-vermittelten Ca2+-Einstrom in Kardiomyozyten auf cGMP-unabhängige Weise stimuliert. Um eine mögliche direkte Interaktion von TRPC3/C6 und GC-A zu zeigen, wurde TRPC3 oder C6 mit Flag-GC-A in HEK293-Zellen koexprimiert. Die Membranfraktion der Zellen wurde nach Immunpräzipitation mit einem anti-Flag-Antikörper im Western Blot untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass TRPC3/C6 unabhängig von ANP mit GC-A ko-immunpräzipitieren. Die Interaktion erfolgte auch mit einem modifizierten GC-A-Rezeptor, dem die Cyclase-Domäne fehlt. Um die Interaktion in Kardiomyozyten zu untersuchen, wurde ein transgenes Mausmodell mit einer Überproduktion von HA-GC-A in Kardiomyozyten verwendet. Auch bei diesem Modell konnte mittels anti-HA- Antikörper die Koimmunpräzipitation von GC-A und TRPC3/C6 nachgewiesen werden. Schließlich wurden FRET-basierte Untersuchungen durchgeführt, um die lokale Nähe von GC-A und TRPC3 zu beweisen und eine mögliche ANP-induzierte Konformationsänderung zu untersuchen. Die Koexpression von GC-A-CFP und TRPC3-YFP in HEK293 Zellen führte zu einem FRET-Signal, welches durch ANP konzentrationsabhängig (1-100 nM) gesenkt wurde. Die Gabe des membranpermeablen cGMP-Analagons 8-Br-cGMP führte dagegen zu keiner Veränderung des FRET-Signals. Die Ergebnisse bestätigen das Vorhandensein eines stabilen Proteinkomplexes von GC-A und TRPC3, der für den neuen cGMP-unabhängigen Signalweg von GC-A ausschlaggebend ist. Der zweite Teil der vorliegenden Arbeit beschreibt die Rolle von ANP/GC-A für die Insulinausschüttung der pankreatischen β-Zellen. Es ist bereits bekannt, dass GC-A in den β-Zellen exprimiert wird und dass ANP an isolierten Langerhans’schen Inseln das β-Zell-Wachstum und die Insulinsekretion moduliert. Um langfristig die Bedeutung von ANP für die systemische Glukose-Homöostase zu ergründen, wurde ein Mausmodell mit einer β-Zell-spezifischen GC-A-Deletion generiert. Der Nachweis des konditionellen GC-A knock out (KO) erfolgte mittels genomischer PCR und Immunhistochemie. Eine Detektion von GC-A in den Langerhans’schen Inseln auf Proteinebene war leider nicht möglich. Aber es konnte gezeigt werden, dass der β-Zell-spezifische KO zu keiner Expressionsänderung von GC-A in anderen Geweben führte. Auch der Blutdruck und das Herzgewicht der KO Mäuse blieb unauffällig. Zur Untersuchung der Bedeutung von ANP für die Insulinausschüttung unter pathologischen Bedingungen wurden KO- und Kontrolltiere für 12 Wochen einer fettreichen Ernährung (60% Fett) ausgesetzt um einen Prädiabetes auszulösen. Zu verschiedenen Zeitpunkten der Studie wurden orale Glukose-Toleranz-Tests (oGTT), Blutdruckmessungen und Gewichtsbestimmungen durchgeführt. Bereits vor der Studie wurde beobachtet, dass der Nüchternglukosewert in den weiblichen KO-Mäusen leicht erhöht ist. Daher wurden die oGTT‘s in der Studie geschlechtsspezifisch ausgewertet. Am Ende der Studie zeigten alle Mäuse eine vergleichbare insuffiziente Blutzuckerregulierung. Der Blutdruck war sowohl in KO- als auch in Kontrolltieren um ca. 60% erhöht. Einigen Tieren wurde das Pankreas entnommen und für immunhistologische Zwecke präpariert. Die morphometrische Auswertung der Pankreas-Schnitte ergab eine signifikant vergrößerte durchschnittliche Inselfläche und eine erhöhte durchschnittliche β-Zellfläche der KO-Tiere im Vergleich zu den Kontrollen. Die β-Zellen der KO-Tieren waren im Vergleich zu den Kontrollen hypertroph. Die Studie zeigt also, dass die Deletion von GC-A in den β-Zellen unter pathologischen Bedingungen zu einer Hypertrophie der β-Zellen führt und zu einem geringeren Schutz gegen die Ausbildung eines Prädiabetes beiträgt. Eine mögliche verstärkte periphere Insulinresistenz in den KO-Tieren ist auch nicht auszuschließen. Weitere Studien an dem neuen Mausmodell könnten die Bedeutung des ANP/GC-A-Systems für die Insulinausschüttung näher ergründen und dadurch eventuell neue Therapieansätze für Diabetes mellitus Typ 2 bringen. / Atrial natriuretic peptide (ANP) modulates blood pressure and volume by its cGMP generating guanylyl cyclase-A (GC-A) receptor. ANP also stimulates cardiomyocyte growth and angiogenesis. This work concentrates on two separate mechanisms where ANP/GC-A system plays an important role. The first part of this work concerns the dynamic interaction of the transient receptor potential canonical type 3 or type 6 (TRPC3/C6) cation channels with GC-A receptor. Recently, it was indicated that ANP via GC-A stimulates the TRPC-mediated Ca2+ influx in cardiomyocytes in a cGMP-independent manner. To analyze the presumed direct interaction between TRPC3/C6 and GC-A the proteins TRPC3 or C6 and Flag-GC-A were coexpressed in HEK293 cells in presence or absence of ANP. After lysis GC-A was precipitated from the membrane fraction of the cells with anti-Flag-antibodies. TRPC3 and TRPC6 were detected in this fraction. The co-immunoprecipitation was also performed with a modified GC-A receptor lacking the cyclase domain as well as with cardiomyocytes from transgenic mice characterized by cardiomyocyte overexpression of HA-GC-A. In all cases TRPC3/C6 co-immunoprecipitated with GC-A. Finally, FRET-based approaches were used to examine the local distance between GC-A and TRPC3. Coexpression of GC-A-CFP and TRPC3-YFP in HEK293 cells led to a FRET signal which was decreased by ANP (1-100 nM) in a concentration dependent manner. Incubation of the membrane permeable cGMP analog 8-Br-cGMP did not alter the FRET signal. All results confirm the presence of a stable protein interaction between GC-A and TRPC3 or TRPC6. In the second part of this work the role of ANP/GC-A system for (patho)physiologic insulin release in pancreatic β-cells was investigated. It was recently shown that GC-A is expressed in β-cells and that ANP modulates β-cell growth and insulin secretion in isolated pancreatic islets. To analyze the relevance of ANP for the systemic glucose homeostasis a new mouse model was generated characterized by a β-cell-specific GC-A deletion. To prove the conditional GC-A knock out (KO) we used genomic PCR and immunohistochemistral approaches. The specific deletion did alter neither the GC-A expression in other tissues nor blood pressure and heart weight in KO mice. Fasting blood glucose levels were slightly elevated in female KO mice. Therefore all subsequent experiments were evaluated gender-related. Male and female controls and KO mice were fed a high fat diet (60 % fat) for 12 weeks to provoke a prediabetic state and insulin resistance. Oral glucose tolerance tests (oGTT), blood pressure measurements and weight analysis were performed to analyze if the KO affects insulin homeostasis under pathophysiological conditions. All mice developed an insufficient blood glucose regulation which was evident using the oGTT. Blood pressure was increased by 60% both in controls and KO mice. For immunohistochemical studies the pankreata from several animals were dissected and fixed in formalin. The cut organ slices were treated with glucagon and insulin antibodies. All islets were documented and analyzed morphometrically. The mean islet area and the mean β-cell area was significantly increased in KO animals. In summary, the β-cell-specific KO of GC-A led to hypertrophic β-cells under pathophysiological conditions. To uncover the entire role of ANP/GC-A system for the insulin release further studies have to be performed. The new mouse model provides the potential to find new therapeutic strategies for the treatment diabetes mellitus type 2.

Bakgrund: Barnmiljöhälsorapporten 2013 indikerade att 12-åringarna i Jönköpings län känt sig besvärade av ljud i skolmatsalen. Att besväras av ljud är samma sak som att utsättas för buller. Buller har förmåga att aktivera kroppens stressystem och ljud kan bl.a. leda till ökad frisättning av kortikotropinfrisättande hormon, (CRH). Ett hormon som påverkar mag- och tarmkanalen på flera olika sätt som troligen är negativt.  Ljudstörning har förmåga att påverka hälsan hos de som utsätts, buller utgör en hälsorisk. Syfte: Syftet med detta arbete är att studera sambandet mellan bullerstörning i skolmatsalen och självskattad hälsa hos 858 12-åringar i Jönköpings län som deltagit i Barnmiljöhälsoenkäten 2011. Metod: Analyser av data från Barnmiljöhälsoenkäten 2011 där upplevelse av ljudstörning i skolmatsalen satts i relation till självskattad hälsa. Resultat: 12-åringarna i Barnmiljöhälsoenkäten 2011 i Jönköpings län som störts mest av ljud i skolmatsalen har en sämre självskattad hälsa än de som störts mindre eller inte alls av ljud i skolmatsalen. Slutsats: För att skapa bättre förutsättningar för en god hälsa hos barn bör fler studier utföras där de stresshormoner ljud kan öka frisättningen av och dess hälsoeffekter utreds. Detta eftersom denna studie indikerar en sämre självskattad hos de deltagare som upplever ljudstörning i skolmatsalen. / Background: The child health report of 2013 was undertaken in the district of Jönköping, Sweden. The results of this survey indicated that the 12 year olds that participated in the study were bothered by the noise in the dining area of their school. An elevated level of noise can affect the human body in a negative way, and can lead to an increased level of stress. Exposure to elevated levels of noise gives enhanced excretion of corticotrophin releasing hormone (CRH). CRH is a hormone that can have a negative impact on the normal function of the gastrointestinal tract. Elevated noise will affect the health of people being exposed, and entails a health hazard. Aim: The aim of this study was to evaluate the relationship between the noise in school dining areas and the self reflected health of 858 12 year old students from the district of Jönköping, Sweden. Method: The analysis was based on a child health survey 2011; evaluating the student´s reflection of the exposure of noise in relation to their own estimated health status. Results: The results from the child health survey 2011 did show that the students being most affected by noise also experienced a lower self reflected health compared to the students less affected by noise in the school dining area.  Conclusion: The findings of this study indicate that students experience an overall lower level of health if they feel negatively affected by noise. To be able to improve child health, further research needs to be undertaken regarding this issue. The effects of stress hormones need to be investigated further, as well as the relationship between excretions of stress hormones in the body and the level of surrounding noise.

Ulm, Univ., Diss., 2007.