Es werden in einer kumulativen Dissertationsschrift zwei wissenschaftliche Arbeiten zusammengefasst. Die erste Arbeit beschreibt die Etablierung der Kontrastmittelechokardiografie zur Charakterisierung des Herzinfarktmodells an der Ratte im zeitlichen Verlauf. Es wird der Ablauf der geometrischen Änderungen am linken Herz nach Herzinfarkt gezeigt. Zusätzlich wird die Methode mit anderen etablierten echokardiografischen Methoden verglichen. Hier wird die Messung der linksventrikulären Querschnittsfläche der Volumenbestimmung nach der modifizierten Simpson-Methode gegenübergestellt. Es wird gezeigt, dass die Flächenmessungen, bei Nichtverfügbarkeit der Kontrastmittelechokardiografie eine valide Methode zur Verlaufsbeobachtung im Modell darstellt. Die zweite Arbeit untersucht im Rattenversuch den Einfluss von mesenchymalen Vorläuferzellen aus Nabelschnurblut auf die Entwicklung des Herzversagens nach Herzinfarkt. Die Injektion der Zellen erfolgt direkt in das Herzmuskelgewebe am Rand des Infarktareals. Zusätzlich zur Phänotypisierung mittels Echokardiografie wurden hämodynamische Messungen, sowie immunhistochemische und molekularbiologische Untersuchungen vorgenommen. Es konnte in einem Multigruppendesign gezeigt werden, dass im vorliegenden Versuch durch die Injektion von Vorläuferzellen kein Einfluss auf die geometrischen und biomechanischen Änderungen nach Herzinfarkt genommen werden konnte. Es konnten jedoch zusätzlich Differenzen zwischen den Versuchsgruppen in der Genexpression von Signalmolekülen der extrazellulären Matrix gezeigt werden, welche Spekulationen über den Einfluss der Zellen auf parakrine Mechanismen im Herzgewebe zulassen.

Our current data demonstrate that besides the known risk factors, including apical aneurysm, reduced left ventricular longitudinal systolic function (MAPSE) and advanced diastolic dysfunction, Right ventricular dysfunction as determined by reduced tricuspid annular plane systolic excursion (TAPSE) or right ventricular fractional area change (RV_FAC) is independently associated with left ventricular thrombus formation in acute anterior myocardial infarction patients, especially in the setting of anterior myocardial infarction without the formation of an apical aneurysm. This study suggests that besides left ventricular abnormalities, right ventricular dysfunction likewise contributes LVT formation in patients with acute anterior myocardial infarction. / Unsere aktuellen Daten zeigen, dass neben den bekannten Risikofaktoren, einschließlich des apikalen Aneurysmas, der verminderten linksventrikulären longitudinalen systolischen Funktion (MAPSE) und der fortgeschrittenen diastolischen Dysfunktion, die durch reduzierte TAPSE oder RV_FAC bestimmte rechtsventrikuläre Dysfunktion unabhängig mit der Thrombusbildung in linkem Ventrikel bei Patienten nach dem akuten Vorderwandinfarkt, insbesondere bei denen ohne apikales Aneurysma assoziert ist. Diese Studie legt nahe, dass neben linksventrikulärer Dysfunktion die rechtsventrikuläre Dysfunktion ebenfalls zur linksventrikulären Thombusbildung bei Patienten mit akutem anteriorem Myokardinfarkt beiträgt.

In den Industrieländern stellen arteriosklerotische Erkrankungen nach wie vor die häufigste Todesursache dar, noch vor den malignen Erkrankungen. Ziel dieser Studie war es auzuzeigen, in wie weit eine besonders intensive Betreuung und Aufklärung der Patienten bereits in der Akutphase während des stationären Aufenthaltes im Rahmen einer Herzbypass-Operation zu besseren Langzeitergebnissen (1-und 3-Jahres-follow-up) bezüglich der Reduktion von kardiovaskulären Risikofaktoren führt.

Background: There is a lack of the generic data comparing the influence of different diseases on health-related quality of life (HrQoL) in a representative sample of primary care patients. Methods: Patient data were collected in the DETECT (Diabetes Cardiovascular Risk Evaluation: Targets and Essential Data for Commitment of Treatment) study including 55,000 patients. Results: 3,109 patients (33.3% female) with myocardial infarction (MI), stroke or both were compared to patients with a wide range of other diagnoses. Stroke and MI patients revealed a lower HrQoL as compared to patients with other diagnoses. Stroke was associated with strongest quality of life reduction. Multivariate analysis revealed several different determining factors. Conclusions: The reduction of HrQoL of patients with MI and stroke is primarily determined by the CNS insult. These data provide further evidence that early diagnosis and treatment of cardiovascular risk factors is essential to reduce subsequent stroke.

Ziel der Studie war es zu analysieren, welchen Einfluss eine angiographisch sichtbare Kollateralisierung vor Revaskularisation bei Patienten mit einem akuten ST-Elevations-Myokardinfarkt (STEMI) und primärer perkutaner Koronarintervention (PCI) auf verschiedene in der kardialen Magnetresonanztomographie messbare Parameter und auf die klinische Prognose hat. Es wurden 235 Patienten mit STEMI und einem Symptombeginn <12 Stunden in die Analyse eingeschlossen. Alle Patienten wiesen einen funktionell insuffizienten antegraden Fluss in der Infarktarterie auf. Die Patienten wurden in zwei Gruppen unterteilt: Gruppe A mit fehlender oder nur geringer Kollateralversorgung (n=166) und Gruppe B mit einer signifikanten Kollateralisierung (n=69). Es wurden Infarktgröße, mikrovaskuläre Obstruktion und linksventrikuläre Funktion mittels Magnetresonanztomographie im Median 3 Tage nach dem Infarktereignis bestimmt sowie die Patienten über einen Zeitraum von >2 Jahren nachbeobachtet. Das Ausmaß der frühen mikrovaskulären Obstruktion war in Gruppe B signifikant geringer (3,3% gegenüber 2,1% der linksventrikuläre Masse, p = 0,009). Die mittels maximaler Kreatinkinase-MB-Ausschüttung gemessene Infarktgröße war in Gruppe B kleiner (p=0,02). Bei 227 Patienten (97%) wurde nach im Median 2,2 Jahren eine klinische Verlaufskontrolle durchgeführt. Insgesamt starben während des Kontrollzeitraums 25 Patienten: 22 Patienten (13,8%) der Gruppe A mit fehlender oder nur schwacher Kollateralisierung und 3 Patienten (4,4%) der Gruppe B mit signifikanter Kollateralversorgung vor Behandlungsbeginn (p=0,04). In Gruppe A traten 12 (7,5%) nicht-tödliche Reinfarkte auf im Vergleich zu 2 (2,9%) in Gruppe B (p=0,18). Ein kombinierter Endpunkt aus Tod oder nicht-tödlichem Reinfarkt trat in Gruppe B signifikant seltener auf als in Gruppe A (p=0,02). Zusammenfassend lässt sich formulieren, dass gut ausgebildete Kollateralgefäße vor einer Revaskularisation mittels PCI bei Patienten mit akuten STEMI mit einer schützenden Wirkung auf die koronare Mikrozirkulation und einem besseren Langzeit-Überleben assoziiert sind.

Ziel der Studie war es zu analysieren, welchen Einfluss eine angiographisch sichtbare Kollateralisierung vor Revaskularisation bei Patienten mit einem akuten ST-Elevations-Myokardinfarkt (STEMI) und primärer perkutaner Koronarintervention (PCI) auf verschiedene in der kardialen Magnetresonanztomographie messbare Parameter und auf die klinische Prognose hat. Es wurden 235 Patienten mit STEMI und einem Symptombeginn <12 Stunden in die Analyse eingeschlossen. Alle Patienten wiesen einen funktionell insuffizienten antegraden Fluss in der Infarktarterie auf. Die Patienten wurden in zwei Gruppen unterteilt: Gruppe A mit fehlender oder nur geringer Kollateralversorgung (n=166) und Gruppe B mit einer signifikanten Kollateralisierung (n=69). Es wurden Infarktgröße, mikrovaskuläre Obstruktion und linksventrikuläre Funktion mittels Magnetresonanztomographie im Median 3 Tage nach dem Infarktereignis bestimmt sowie die Patienten über einen Zeitraum von >2 Jahren nachbeobachtet. Das Ausmaß der frühen mikrovaskulären Obstruktion war in Gruppe B signifikant geringer (3,3% gegenüber 2,1% der linksventrikuläre Masse, p = 0,009). Die mittels maximaler Kreatinkinase-MB-Ausschüttung gemessene Infarktgröße war in Gruppe B kleiner (p=0,02). Bei 227 Patienten (97%) wurde nach im Median 2,2 Jahren eine klinische Verlaufskontrolle durchgeführt. Insgesamt starben während des Kontrollzeitraums 25 Patienten: 22 Patienten (13,8%) der Gruppe A mit fehlender oder nur schwacher Kollateralisierung und 3 Patienten (4,4%) der Gruppe B mit signifikanter Kollateralversorgung vor Behandlungsbeginn (p=0,04). In Gruppe A traten 12 (7,5%) nicht-tödliche Reinfarkte auf im Vergleich zu 2 (2,9%) in Gruppe B (p=0,18). Ein kombinierter Endpunkt aus Tod oder nicht-tödlichem Reinfarkt trat in Gruppe B signifikant seltener auf als in Gruppe A (p=0,02). Zusammenfassend lässt sich formulieren, dass gut ausgebildete Kollateralgefäße vor einer Revaskularisation mittels PCI bei Patienten mit akuten STEMI mit einer schützenden Wirkung auf die koronare Mikrozirkulation und einem besseren Langzeit-Überleben assoziiert sind.

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.

Background: There is a lack of the generic data comparing the influence of different diseases on health-related quality of life (HrQoL) in a representative sample of primary care patients. Methods: Patient data were collected in the DETECT (Diabetes Cardiovascular Risk Evaluation: Targets and Essential Data for Commitment of Treatment) study including 55,000 patients. Results: 3,109 patients (33.3% female) with myocardial infarction (MI), stroke or both were compared to patients with a wide range of other diagnoses. Stroke and MI patients revealed a lower HrQoL as compared to patients with other diagnoses. Stroke was associated with strongest quality of life reduction. Multivariate analysis revealed several different determining factors. Conclusions: The reduction of HrQoL of patients with MI and stroke is primarily determined by the CNS insult. These data provide further evidence that early diagnosis and treatment of cardiovascular risk factors is essential to reduce subsequent stroke.

After myocardial infarction the innate immune response is pivotal in clearing of tissue debris as well as scar formation, but exaggerated cytokine and chemokine secretion with subsequent leukocyte infiltration also leads to further tissue damage. Here, we address the value of targeting a previously unknown a disintegrin and metalloprotease 10 (ADAM10)/CX3CL1 axis in the regulation of neutrophil recruitment early after MI. We show that myocardial ADAM10 is distinctly upregulated in myocardial biopsies from patients with ischemia-driven cardiomyopathy. Intriguingly, upon MI in mice, pharmacological ADAM10 inhibition as well as genetic cardiomycyte-specific ADAM10 deletion improves survival with markedly enhanced heart function and reduced scar size. Mechanistically, abolished ADAM10-mediated CX3CL1 ectodomain shedding leads to diminished IL-1β-dependent inflammation, reduced neutrophil bone marrow egress as well as myocardial tissue infiltration. Thus, our data shows a conceptual insight into how acute MI induces chemotactic signaling via ectodomain shedding in cardiomyocytes.

Ischämische Herzerkrankungen stellen die weltweit häufigste Todesursache dar. Das Chemokin SDF-1 zählt zu den vielversprechendsten neuen Therapietargets. Allerdings werden die dem SDF-1 Effekt zugrunde liegenden Mechanismen kontrovers diskutiert. Um den Einfluss von SDF-1 auf die Herzregeneration aufzuklären, wurden transgene Ratten generiert, welche SDF-1 in Kardiomyozyten überexprimieren. Die basale Herzfunktion war in diesen Ratten nicht verändert, jedoch zeigte sich nach Herzinfarkt eine Verschlechterung der kardialen Funktion. Des Weiteren ließen sich eine verstärkte Fibrosebildung, ein Anstieg neutrophiler Granulozyten im Blut sowie eine erhöhte Einwanderung von Makrophagen in die Herzen transgener Ratten feststellen. Dagegen waren die Anlockung von Stammzellen und die Blutgefäßneubildung nicht verändert. Diese Daten bestätigen, dass kardiales SDF-1 eine nachteilige Wirkung ausüben kann, indem es entzündliche Prozesse im geschädigten Gewebe beeinflusst. Ferner wurde ein Microarray-basiertes Screening in kardialem Gewebe nach Herzinfarkt durchgeführt. Ziel der Studie war die Identifizierung neuer Moleküle, deren Rolle bei Herzerkrankungen bislang unbekannt ist. Das Screening brachte das Glykoprotein GPNMB hervor, welches an fibrotischen Prozessen nach Gewebeschädigung beteiligt ist. Wir untersuchten das Protein mit Hilfe des DBA/2J Mausstammes, in dem kein funktionelles GPNMB vorhanden ist. Die Untersuchung dieser Mäuse ergab keine Veränderungen der basalen Herzfunktion, nach Herzinfarkt zeigte sich jedoch eine verbesserte kardiale Funktion sowie erhöhte Hämoglobinkonzentrationen im Blut. Außerdem war die Funktion von Makrophagen verändert. Darüber hinaus fanden wir erhöhte Konzentrationen von GPNMB in Plasmaproben von Patienten nach akutem Herzinfarkt. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse darauf hin, dass GPNMB nicht nur ein vielversprechendes Therapietarget, sondern auch einen potenziellen Biomarker für ischämische Herzerkrankungen darstellt. / Ischemic heart diseases are a major cause of death worldwide due to the postmitotic state of the heart. The chemokine SDF-1 is one of the most promising novel therapeutic targets due to its ability to attract leukocytes and stem cells. However, the role of different cardiac cell types in this process remains elusive and underlying mechanisms have been controversially discussed. To clarify the role of SDF-1 and its receptor CXCR4 in myocardial regeneration, we generated transgenic rats overexpressing SDF-1 in cardiomyocytes. The function of the heart at baseline was not altered in these rats, whereas the induction of myocardial infarction resulted in impaired cardiac function and remodeling. This finding was accompanied by increased fibrosis, neutrophil blood counts and macrophage infiltration into the heart. On the other hand, stem cell recruitment and neovascularization were not altered in SDF-1 transgenic rats. In conclusion, our findings confirm that the SDF-1/CXCR4 axis can have adverse effects by affecting the inflammatory state of the healing heart. In addition, a microarray-based screening was conducted in rat hearts after myocardial infarction with the aim to discover yet unknown molecules involved in cardiac repair. This screening yielded GPNMB, a glycoprotein known to be involved in inflammatory and fibrotic processes after tissue injury. We studied the protein further using DBA/2J mice that lack functional levels of GPNMB. While the cardiac function was normal in these mice at baseline, induction of myocardial infarction revealed a preservation of cardiac function, less dilatation as well as higher red blood cell and hemoglobin levels. Moreover, the absence of GPNMB resulted in an altered activity and distribution of macrophages. We also found increased levels of GPNMB in plasma of patients after myocardial infarction. In conclusion, our findings suggest that GPNMB might constitute a novel therapeutic target and biomarker of acute ischemic heart diseases.