Einleitung: Es wird angenommen, dass die zyklusbedingten, hormonellen Änderungen die vegetative Ansteuerung des Herzens bei normotensiven Frauen beeinflussen. Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) stellt einen der am häufigsten untersuchten, nicht-invasiven Parameter des Herz-Kreislauf-Systems dar. Deshalb war es das Ziel dieser Studie, den Verlauf der HRV Parameter bei ausdauertrainierten als auch untrainierten normotensiven Frauen in Abhängigkeit vom Menstruationszyklus zu untersuchen. Methode: Normotensive, untrainierte als auch trainierte Frauen nahmen an der Studie teil. Die Athletinnen absolvierten individuell abgestimmte Trainingspläne (>5h/Woche) während der Studie. Die HRV Messungen wurden in den folgenden fünf Zyklusphasen aufgezeichnet: In der Menstruation (M), der Mitte der Follikel- (MidF), der Ovulations- (O), der Mitte der Luteal- (MidL) und der Pre-Menstruationsphase (PreM). Die Basaltemperatur als auch die Hormonanalysen des Luteinisierenden (LH) und des Follikelstimulierenden Hormons (FSH), des β-17 Östrogens (E2) und des Progesterons (P) dienten der Verifizierung der Zyklusphasen. Die HRV Messungen wurden bei Spontanatmung im Liegen (20 min) wie auch während eines Orthosthase Tests aufgezeichnet. Parameter der Zeit als auch der Frequenzdomäne für Kurzzeitmessungen wurden ausgewertet. Resultate: Alle Frauen hatten einen normotensiven Menstruationszyklus mit typischen hormonellen Schwankungen und einem signifikanten Verlauf (p / Introduction: The autonomic control of the heart is assumed to be affected by endogenous hormonal fluctuations in normal ovulatory females. Analyzing heart rate variability (HRV) had become a tool for the noninvasive measurement of cardiac autonomic control. The purpose of the present study was to investigate the course of the HRV parameters in moderately active as well as in long time endurance trained women during the menstrual cycle. Methods: Normal ovulatory females, untrained and trained were enrolled. Female athletes were involved in individually different training patterns (>5h/week) during the study. HRV recordings were obtained during five different menstrual cycle phases: menstruation (M), middle of follicular (MidF), ovulation (O), middle of luteal (MidL) and pre menstruation phase (PreM). Phases were verified by basal body temperature and analysis of luteinizing hormone (LH), follicular stimulation hormone (FSH), β-17 estrogen (E2) and progesterone (P). HRV measurements took place at subjects’ spontaneous breathing frequency in supine position (20 min) as well as during an orthostatic test. Parameters of short-term recording were calculated in time and frequency domain. Results: All women had normal ovulatory menstrual cycles including typical endogenous hormonal fluctuations; levels of LH, FSH, E2 and P were significantly different (p

Der Herzmuskel muss sich einer dynamischen und sich mechanisch verändernden Umgebung anpassen. Die Mechanosignaltransduktion ermöglicht es Zellen mechanischen Kräfte zu erfassen und durch nachgeschaltete biochemische Signalkaskaden darauf zu reagieren. Obwohl verschiedene Gewebestrukturen und Proteine damit in Verbindung gebracht wurden, wie das Herz die mechanischen Kräfte wahrnimmt, ist unser Verständnis der kardialen Mechanosignaltransduktion unvollständig. Durch Dehnung aktivierte Ionenkanäle spielen eine wichtige Rolle bei der mechanosensitiven Autoregulation des Herzens. Um die funktionelle Rolle von PIEZO1 in Kardiomyozyten zu untersuchen, habe ich daher PIEZO1 in induzierten pluripotenten Stammzellen mittels Genomeditierung deletiert. Die PIEZO1-/- Zellen wurden dann in lebensfähige, herzähnlich schlagende Kardiomyozyten differenziert. In phänotypische Analysen der elektrophysiologischer Eigenschaften, Zellmorphologie und der herzähnlichen Schlagaktivität habe ich den Effekt der PIEZO1-deletion in genomeditierten Kardiomyozyten untersucht. Die Deletion von PIEZO1 zeigte zum ersten Mal, dass es PIEZO1-abhängige dehnungsaktivierte und Kalzium-Ströme in vom Menschen stammenden differenzierten Kardiomyozyten gibt. Dies legt nahe, dass PIEZO1 eine Rolle in der Mechanosignaltransduction in Herzzellen spielt. Darüber hinaus zeigte eine RNA-Sequenz Analyse, dass der Verlust von PIEZO1 in vom Menschen stammenden differenzierten Kardiomyozyten mit der Herunterregulation von Proteinen korreliert, die für die extrazellulärer Matrix von Bedeutung sind. Diese Daten unterstreichen die Rolle von PIEZO1 in Kardiomyozyten und legen seine Bedeutung für die Organisation und Struktur der extrazellulären Matrix nahe. / The cardiac muscle has to adapt in a highly dynamic mechanical environment. Mechanotransduction is the process that allows cells to sense the mechanical forces and respond by downstream biochemical signaling cascades. Although different tissue structures and proteins have been implicated in how the heart senses the mechanical forces, yet our understanding in cardiac mechanotransduction is incomplete. Stretch-activated channels (SACs) have been suggested to play an important role in the mechanosensitive autoregulation of the heart. PIEZO1 is a stretch-activated channel and has been involved in vascularization, erythrocyte volume homeostasis and regulation of the baroreceptor reflex, yet its role in cardiac mechanotransduction has not been described. To study the functional role of PIEZO1 in cardiomyocytes I have generated a PIEZO1 knockout (KO) human induced pluripotent cell (hiPSC) line using genome editing technology. The genome edited cells were then differentiated into viable, beating cardiomyocytes. Different phenotypic analyses were conducted, including the evaluation of electrophysiological characteristics, observation of cell morphology and beating activity of the genome edited hiPSC-derived cardiomyocytes. With this approach the aim was to gain more insight into PIEZO1 function in cardiomyocytes using a reliable, efficient and reproducible human cellular model system. For the first time PIEZO1-dependent calcium transients and stretch-activated currents were observed in hiPSC-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs). This proposes a possible role of PIEZO1 as a cardiac mechanotransducer. Furthermore, RNA-seq analysis revealed that loss of PIEZO1 in hiPSC-CMs is associated with downregulation of the expression of extracellular matrix-associated proteins. These data highlight the role of PIEZO1 in cardiomyocytes and suggest its implication in extracellular matrix organization and structure.