Durch Phosphorylierung inaktiviert GRK2 kardiale ß-Adrenorezeptoren und vermindert dadurch die Kontraktilität von neonatalen Rattenkardiomyozyten. Als natürlicher Inhibitor der GRK2 beeinflusst RKIP die Signalweiterleitung bei Stimulation von ß-Adrenorezeptoren. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Überexpression von RKIP die Kontraktilität von neonatalen Rattenkardiomyozyten erhöht. Es wurde die Anzahl auftretender Spontankontraktionen vor und nach Stimulation mit Isoproterenol erfasst sowie eine zeitliche Analyse der Calciumfreisetzung und –aufnahme nach elektrischer Stimulation durchgeführt. Im unstimulierten Zustand zeigten neonatale Rattenkardiomyozyten, die Wildtyp-RKIP überexprimierten, verglichen mit der Kontrollgruppe, keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich auftretender Spontankontraktionen. Nach Stimulation mit Isoproterenol zeigten neonatale Rattenkardiomyozyten, in denen Wildtyp-RKIP überexprimiert wurde, eine signifikant höhere Anzahl auftretender Spontankontraktionen. Eine Analyse der Calciumtransienten zeigte bei RKIP-Wildtyp überexprimierenden neonatalen Rattenkardiomyozyten eine erhöhte Calciumfreisetzung während der Systole sowie eine beschleunigte Calciumwiederaufnahme während der Diastole. Zudem wurden die RKIP-Mutanten RKIPS51V und RKIPS52V im Hinblick auf ihre Kontraktilität untersucht. Neonatale Rattenkardiomyozyten welche RKIPS51V und RKIPS52V überexprimierten zeigten weder im Hinblick auf auftretende Spontankontraktionen noch bei der Analyse der Calciumtransienten signifikante Unterschiede zur Kontrollgruppe. Da auch eine Phosphorylierung an Aminosäureposition 51 bzw. Aminosäureposition 52 ohne direkte Auswirkung auf die Kontraktilität möglich ist, wurde in einem in vitro Kinase Assay analysiert, ob neben der bekannten Phosphorylierungsstelle S153 eine weitere Phosphorylierung von RKIP durch PKA oder PKC erfolgt. Bei Einsatz der an Aminosäureposition 153 phosphorylierungsdefizienten RKIP Mutante RKIPS153A konnte keine Phosphorylierung beobachtet werden. In der vorliegenden Arbeit konnte neben einer Phosphorylierung an S153 keine weitere Phosphorylierung von RKIP durch PKC oder PKA beobachtet werden. / By phosphorylation, GRK2 inactivates cardiac ß-adrenoreceptors and thereby reduces the contractility of neonatal rat cardiomyocytes. As a natural inhibitor of GRK2, RKIP influences cell signaling when ß-adrenoreceptors are stimulated. The presented research shows that an overexpression of RKIP increases the contractility of neonatal rat cardiomyocytes. The number of spontaneous contractions occurring before and after stimulation with isoproterenol was recorded and a temporal analysis of calcium release and uptake after electrical stimulation was performed. In the unstimulated state, neonatal rat cardiomyocytes which overexpressed wild-type RKIP showed no significant differences in terms of spontaneous contractions compared with the control group. After stimulation with isoproterenol, neonatal rat cardiomyocytes in which wild-type RKIP was overexpressed showed a significantly higher number of occurring spontaneous contractions. Neonatal rat cardiomyocytes overexpressing wild-type RKIP showed an increased calcium release during systole and an accelerated calcium reuptake during diastole. The RKIP mutants RKIPS51V and RKIPS52V were examined regarding their contractility. Neonatal rat cardiomyocytes which overexpressed RKIPS51V and RKIPS52V showed no significant differences compared to the control group in terms of spontaneous contractions or calcium cycling. Since phosphorylation at amino acid position 51 or amino acid position 52 could also be possible without direct effect on contractility, an in vitro kinase assay focusing on PKA and PKC was performed. In the presented work, apart from phosphorylation at S153, no further phosphorylation of RKIP by PKC or PKA could be observed.

SPRED 2 wirkt inhibitorisch auf den Ras/ERK-MAPK-Signalweg. Im Knockout Mausmodell zeigen sich einige schwerwiegende phänotypische Eigenschaften, unter anderem zeigen sich ein genereller Minderwuchs, veränderte hormonelle Regelkreise, neurologische Auffälligkeiten, eine deutlich verringerte Lebenserwartung, sowie kardiale Veränderungen. Besonders schwerwiegende SPRED 2 KO typische Ausprägungen im Herzen sind hierbei eine myokardiale Fibrosierung, eine myokardiale Hypertrophie und Herzrhythmusstörungen. In dieser Arbeit wurden insbesondere kardiale Veränderungen auf Zell- und Proteinebene untersucht. Zur Proteinanalyse der Kardiomyozyten wurden Western Blots und eine Schnittbildgebung angefertigt. Für eine funktionelle Untersuchung wurden isolierte vitale Kardiomyozyten mittels Fluoreszenzfarbstoffen untersucht und unter elektrischer Stimulation beobachtet. Desweiteren wurden isolierte Mitochondrien auf ihren Stoffwechsel und eventuelle Defekte hin analysiert. Hierbei konnte gezeigt werden, dass junge SPRED2 KO Mäuse keine wesentlichen hämodynamischen Einschränkungen aufweisen und eine gute Kompensationsfähigkeit gegenüber einer Nachlaststeigerung aufweisen. Auch gezeigt werden konnte, dass Veränderungen im Rahmen der Zellkontraktion beim Kalziumhaushalt und Membranpotential existieren und im Zusammenhang mit einer verminderten Expression von SERCA und CaV1.2 stehen. Bei der Untersuchung von Mitochondrien konnten keine wesentlichen Defizite der mitochondrialen Funktion der SPRED 2 KO Mäuse gefunden werden. In diesem Zusammenhang ist die bekannte Störung der Autophagie am ehesten Ursache für eine gesteigerte Fibrosierung, sowie der gesteigerten Apoptose der Kardiomyozyten. In Folge dessen könnten die oben beschriebenen Veränderungen des Kalziumhaushaltes der Kardiomyozyten stehen und letztendlich über maligne Herzrhythmusstörungen zum vorzeitigen Versterben führen. / SPRED 2 has an inhibitory effect on the Ras/ERK-MAPK signaling pathway. In the knockout mouse model, some severe phenotypic features are shown, among others a general short stature, altered hormonal regulatory circuits, neurological abnormalities, a significantly reduced life expectancy, and cardiac changes. Especially severe SPRED 2 KO typical manifestations in the heart are myocardial fibrosis, myocardial hypertrophy and cardiac arrhythmias. In this work, cardiac changes at the cellular and protein levels were studied in particular. For protein analysis of the cardiomyocytes, Western blots and cross-sectional imaging were performed. For a functional study, isolated vital cardiomyocytes were examined by fluorescent dyes and observed under electrical stimulation. Furthermore, isolated mitochondria were analyzed for metabolism and possible defects. It was shown that young SPRED2 KO mice do not exhibit significant hemodynamic limitations and show a good ability to compensate for the increase in afterload. Moreover, it was shown that alterations in cell contraction exist in calcium balance and membrane potential and are associated with decreased expression of SERCA and CaV1.2. When mitochondria were examined, no significant deficits in mitochondrial function were found in SPRED 2 KO mice. In this context, the known disruption of autophagy is most likely the cause of increased fibrosis, as well as increased apoptosis of cardiomyocytes. As a consequence, the above calcium balance of the cardiomyocytes ultimately lead to premature death via malignant cardiac arrhythmias.

Wie diese und auch weitere Studien gezeigt haben, ist die Prävalenz der PatientInnen mit einer LVEF zwischen 36-49% und einem begleitenden LSB nicht zu unterschätzen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zum einen, zu untersuchen, ob ein LSB einen signifikanten Einfluss auf die Mortalität und kardiovaskuläre Sterblichkeit bei sowohl HFmrEF- als auch HFrEF-PatientInnen hat und zum anderen, ob es einen Zusammenhang zwischen einem LSB und der Nierenfunktion gibt. Methoden: Unsere retrospektive Studie untersuchte 2152 PatientInnen mit echokardiographisch bestätigter HI, die sich zwischen 2009 und 2017 in der Universitätsklinik Würzburg vorstellten. Das mittleres Alter betrug 69 Jahre (±13 Jahre) und 72,5% der HFmrEF-Gruppe und 75,7% der HFrEF-Gruppe waren männlich. Jeder Patient erhielt ein durchschnittliches Follow-Up-von 25 Monaten (13-39 Monate). Zunächst wurden beide Gruppen direkt bezüglich des Vorhandenseins eines LSB miteinander verglichen. Die mit in die Studie aufgenommenen PatientInnen wurden anschließend in zwei größere Gruppen eingeteilt. Dabei konnten 1011 PatientInnen der HFmrEF-Gruppe zugeteilt werden, 125 PatientInnen mit und 886 ohne LSB. In der HFrEF-Gruppe befanden sich 1141 PatientInnen, 281 mit und 860 ohne LSB. Die HFrEF-Gruppe wurde zudem erneut hinsichtlich der Nierenfunktion aufgeteilt. Von den 1141 HFrEF-PatientInnen wurden 648 in die Gruppe mit erhaltener Nierenfunktion aufgeteilt und 493 HFrEF-PatientInnen in die Gruppe mit eingeschränkter Nierenfunktion. Ergebnisse: In der HFmrEF-Subgruppe zeigten sich keine relevanten Auswirkungen durch das Vorhandensein oder Fehlen eines LSB auf die Gesamtmortalität und die kardiovaskuläre Mortalität. Auch in der HFrEF-Gruppe hatte das Vorhandensein eines LSB keine signifikante Relevanz für die Gesamtmortalität (34,5% vs. 31,6%, p=0,165). Das Risiko an einem kardiovaskulären Ereignis zu versterben war allerdings für HFrEF-PatientInnen mit LSB deutlich höher als für PatientInnen ohne LSB (86,3% vs. 82,2%, p=0,041). Nach Adjustierung von Alter, Geschlecht, BMI, KHK sowie Schlaganfall war der Einfluss eines LSB nicht mehr signifikant. Es zeigte sich jedoch, dass HFrEF-PatientInnen mit LSB und normaler Nierenfunktion eine mehr als zweifach erhöhte kardiovaskuläre Sterblichkeit haben (8,2% vs. 16,2%, p=0,002). Nach dieser Feststellung wurde gesondert auf weitere Komorbiditäten als mögliche Einflussfaktoren eingegangen. Unabhängig von dem Vorhandensein eines LSB hatten PatientInnen mit eingeschränkter Nierenfunktion eine deutlich erhöhte Mortalität verglichen mit PatientInnen ohne Nierendysfunktion. Hingegen beeinflusste ein LSB bei HFrEF-PatientInnen mit erhaltener Nierenfunktion das Überleben deutlich. LSB-PatientInnen mit erhaltener Nierenfunktion verstarben häufiger an einem kardiovaskulären Ereignis als HFrEF-PatientInnen mit normaler Nierenfunktion ohne LSB (86,3% vs. 82,2%, p=0,041). Um diese Untersuchung weiter zu vertiefen, wurde die HFrEF-Gruppe anhand der EF erneut in drei Subgruppen eingeteilt. Hierbei konnte eindeutig festgestellt werden, dass PatientInnen mit LSB, erhaltener Nierenfunktion und einer BLEF ≤ 30% vor Adjustierung von Alter, Geschlecht, BMI, Schlaganfall und KHK signifikant häufiger kardiovaskulär verstarben als PatientInnen ohne LSB. Des Weiteren fiel besonders die Subgruppe mit einer BLEF zwischen 36 und 39% auf. Denn vor Adjustierung der kardiovaskulären Mortalität zeigte sich ein signifikant erhöhte Mortalitätsrate für PatientInnen mit LSB. Nach Adjustierung der Einflussfaktoren war der prozentuale Anteil immer noch erhöht, lediglich nicht mehr signifikant. Somit gibt diese Studie den Anreiz, weitere prospektive Studien mit einem größeren Stichprobenumfang durchzuführen, um diese Annahme zu bestätigen. Zudem sollte in weiteren Studien untersucht werden, ob speziell für HFrEF-PatientInnen mit LSB und einer EF zwischen 36 und 39% eine CRT einen positiven therapeutischen Effekt bringen könnte. / As these and other studies have shown, the prevalence of patients with an left ventricular ejection fraction (LVEF) between 36-49% and a concomitant left bundle branch block (LBBB) should not be underestimated. The aim of the present study was to investigate whether LBBB has a significant impact on mortality and cardiovascular mortality in both heart failure with midrange ejection fraction (HFmrEF) and heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF) patients and whether there is an association between LBBB and renal function. Methods: Our retrospective study examined 2152 patients with echocardiographically confirmed heart failure (HI) who presented to the University Hospital of Würzburg between 2009 and 2017. The mean age was 69 years (±13 years) and 72.5% of the HFmrEF group and 75.7% of the HFrEF group were male. Each patient received an average follow-up of 25 months (13-39 months). Initially, both groups were directly compared for the presence of LBBB. The patients included in the study were then divided into two larger groups. A total of 1011 patients were assigned to the HFmrEF group, 125 patients with and 886 without LBBB. There were 1141 patients in the HFrEF group, 281 with and 860 without LBBB. The HFrEF group was also divided again according to renal function. Of the 1141 HFrEF patients, 648 were divided into the group with preserved renal function and 493 HFrEF patients into the group with impaired renal function. Results: In the HFmrEF subgroup, there were no relevant effects of the presence or absence of LBBB on all-cause mortality and cardiovascular mortality. In the HFrEF group, the presence of an LBBB also had no significant relevance for all-cause mortality (34.5% vs. 31.6%, p=0.165). However, the risk of dying from a cardiovascular event was significantly higher for HFrEF patients with LBBB than for patients without LBBB (86.3% vs. 82.2%, p=0.041). After adjustment for age, gender, body mass index, coronary heart disease (CHD) and stroke, the influence of LBBB was no longer significant. However, it was found that HFrEF patients with LBBB and normal renal function had a more than two-fold increase in cardiovascular mortality (8.2% vs. 16.2%, p=0.002). After this finding, further comorbidities were separately discussed as possible influencing factors. Regardless of the presence of LBBB, patients with impaired renal function had a significantly higher mortality rate compared to patients without renal dysfunction. In contrast, an LBBB in HFrEF patients with preserved renal function had a significant impact on survival. LBBB patients with preserved renal function were more likely to die from a cardiovascular event than HFrEF patients with normal renal function without LBBB (86.3% vs. 82.2%, p=0.041). To further investigate this study, the HFrEF group was again divided into three subgroups based on ejection fraction. It was clearly established that patients with LBBB, preserved renal function and a BLEF ≤ 30% before adjustment for age, gender, BMI, stroke and CHD died significantly more frequently from cardiovascular causes than patients without LBBB. Furthermore, the subgroup with a baseline ejection fraction between 36 and 39% was particularly striking. Before adjustment for cardiovascular mortality, the mortality rate for patients with LBBB was significantly higher. After adjustment of the influencing factors, the percentage was still increased, but no longer significantly. This study therefore provides an incentive to conduct further prospective studies with a larger sample size in order to confirm this assumption. In addition, further studies should investigate whether cardiac resynchronization therapy (CRT) could have a positive therapeutic effect specifically for HFrEF patients with LBBB and an EF between 36 and 39%.

In Kardiomyozyten ist Calcium (Ca2+) ein wichtiges Signalmolekül und eine präzise Regulation der Ca2+ Konzentration in den Zellkompartimenten erforderlich. Ca2+ wird Angiotensin II-induziert und vom Botenstoff IP3 vermittelt aus IP3 Rezeptoren des Sarkoplasmatischen Retikulum (SR) freigesetzt, was zur mitochondrialen Ca2+ Aufnahme führt. Diese Kommunikationswege zwischen SR und Mitochondrium sind u.a. bei der Herzinsuffizienz durch pathologische Umbauprozesse gestört. Zudem zirkulieren bei Herzinsuffizienz vermehrt Hormone wie AngII, welches u.a. die intrazelluläre IP3 Konzentration steigert und als Hypertrophie Signal wirkt. Dieser Arbeit geht die Vermutung voraus, dass eine gestörte mitochondriale Ca2+ Aufnahme durch Veränderung des nukleären Ca2+ Transienten die hypertrophe Genexpression beeinflussen kann. Es wurde an ventrikulären Kardiomyozyten von adulten Mäusen mit kardiospezifischem MCU Knock out oder MCU Wildtyp untersucht, wie sich Ca2+ Transienten in Zytosol und Nukleus bei AngII-Stimulation und Störung der mitochondrialen Ca2+ Aufnahme durch Blockade des mRyR1 oder des MCU verändern. Zum Vergleich wurde der Effekt des β adrenerg vermittelten, IP3 unabhängigen Ca2+ Anstiegs beobachtet. Zur Untersuchung der Frequenzabhängigkeit der Effekte wurde die elektrische Stimulation wurde variiert. Die Arbeit zeigt, dass sich die Blockade der mitochondrialen Ca2+ Aufnahme unterschiedlich auf den nukleären Ca2+ Transienten auswirkt: Bei AngII-Stimulation kam es in Folge der Blockade des mRyR1, nicht aber des MCU, zur Steigerung des nukleären Ca2+ Transienten. Dieser Effekt war bei 1 Hz Stimulationsfrequenz, nicht aber nach einer Steigerung auf 4 Hz zu beobachten. Bei β adrenerger Stimulation hingegen veränderte die Blockade des MCU oder des mRyR1 die Ca2+ Transienten im Kern nicht signifikant. Die Arbeit verdeutlicht die Bedeutung der IP3 vermittelten Ca2+ Freisetzung für die Kontrolle der Ca2+ Konzentrationen in unterschiedlichen zellulären Kompartimenten. / Calcium (Ca2+) serves as a critical signaling molecule within cardiomyocytes, necessitating precise regulation of Ca2+ concentrations across cellular compartments. Angiotensin II (AngII) triggers Ca2+ release through inositol trisphosphate (IP3) receptors located on the sarcoplasmic reticulum (SR), a process mediated by the secondary messenger IP3, resulting in mitochondrial Ca2+ uptake. Perturbations in these communication pathways have been implicated in heart failure due to pathological remodeling processes. Additionally, in heart failure elevated levels of hormones like AngII have been observed, which increases intracellular IP3 concentration, thereby acting as a signal for hypertrophy. This work is based on the assumption that impaired mitochondrial Ca2+ uptake can influence hypertrophic gene expression by altering the nuclear Ca2+ transient. The investigation was conducted using ventricular cardiomyocytes obtained from adult mice with cardiac-specific MCU (mitochondrial calcium uniporter) knockout and MCU wildtype, analyzing alterations in cytosolic and nuclear Ca2+ transients upon AngII stimulation and impairment of mitochondrial Ca2+ uptake by blocking mRyR1 (ryanodine receptor) or MCU. Additionally, the impact of β-adrenergic mediated IP3-independent Ca2+ elevation was assessed, with varying electrical stimulation frequencies to explore frequency-dependent effects. The findings reveal distinct effects of mitochondrial Ca2+ uptake blockade on nuclear Ca2+ transients. While mRyR1 blockade, but not MCU blockade, augmented nuclear Ca2+ transients during AngII stimulation, this effect was evident at 1 Hz stimulation frequency and not after increase to 4 Hz. Conversely, β-adrenergic stimulation yielded no significant changes in nuclear Ca2+ transients upon MCU or mRyR1 blockade. This work underscores the significance of IP3-mediated Ca2+ release in controlling Ca2+ concentrations across diverse cellular compartments.

In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen der Herzinsuffizienz und ihrer Komorbiditäten Hypertonie und Diabetes mellitus auf Morphologie und Histologie des Hippocampus am Mausmodell untersucht. / In this paper we studied the effects of heart failure and its comorbidities hypertension and diabetes mellitus on morphology and histology of the hippocampus in the mouse model.

FKBP5 stellt im Stresssystem der HPA-Achse ein zentrales Gen bei der Regulation der Sensitivität des Glukokortikoidrezeptors und somit der Reaktion auf Stress dar. Zur Adaptation an Umwelteinflüsse ist es selbst in ein komplexes System von Regulationsmechanismen eingebettet, die unter anderem epigenetische Modifikationen in Form von DNA-Methylierung umfassen. Bisherige Studien legen eine starke Assoziation von FKBP5 zu stressinduzierten psychischen Erkrankungen nahe und weisen auf eine Dysregulation der HPA-Achse als möglichen Pathomechanismus hin. Für die enge klinische Interaktion von Depression und Herzinsuffizienz sowie eine ebenfalls vermutete Rolle der HPA-Achse in der Pathogenese letzterer, könnte FKBP5 daher ein entscheidendes Bindeglied darstellen. Gleichzeitig bietet die Identifikation einer über FKBP5 ausgedrückten Dysregulation der HPA-Achse einen biologischen Befund, der als Marker für das Ansprechen einer antidepressiven Therapie herangezogen werden könnte. Ziel dieser Arbeit war daher die Untersuchung eines möglichen Einflusses regulatorischer Parameter von FKBP5 auf die Herzinsuffizienz sowie eine Prüfung dieser als mögliche Biomarker für einen Erfolg der antidepressiven Therapie. Dazu wurden Blutproben von ProbandInnen der GEParD- bzw. DaCFail-Studie mit Depression, Herzinsuffizienz sowie gesunde Kontrollen untersucht. Durch Pyrosequenzierung bisulfitkonvertierter DNA erfolgte die Bestimmung der Methylierung regulatorischer CpGs. Die Messung der relativen mRNA-Expression erfolgte durch den Einsatz einer qPCR. In der Auswertung fand sich keine differentielle mRNA-Expression oder Methylierung zwischen den vier Untersuchungsgruppen. Allerdings reagierten depressive PatientInnen verglichen mit der Kontrollgruppe mit einer geringeren Zunahme der mRNA-Expression als Reaktion auf den mDST. Das Therapieansprechen in der Depressionsgruppe wiederum war mit einer niedrigeren Methylierung auf CpG7 sowie einer höheren mRNA-Expression zu Therapiebeginn assoziiert. Im Behandlungsverlauf führte eine Abnahme der mRNA-Expression bei den Respondern zu einer Annäherung beider Gruppen. Diese Arbeit konnte keine Hinweise für eine Rolle von FKBP5 in der Pathogenese der Herzinsuffizienz finden. Allerdings zeigten die Befunde zur Regulation des Gens bei Glukokortikoidstimulation eine hohe Konstanz zu vorherigen Ergebnissen. In diesen Kontext reihen sich auch die Ergebnisse für das Therapieansprechen ein, die aufgrund einer Herabregulation der HPA-Achse im Therapieverlauf die Idee einer ursächlichen HPA-Dysregulation in der Gruppe der Responder bekräftigen. Für sich allein genommen lassen sich mRNA-Expression und Methylierung aufgrund mangelnder Sensitivität und Spezifität nicht als Biomarker für das Therapieansprechen einsetzen. Die bisherigen Befunde bestärken aber eine mögliche Rolle in einer Batterie unterschiedlicher Biomarker auf verschiedenen Ebenen, wie Klinik, Psychometrie und Physiologie. / FKBP5 represents a central gene in the stress system of the HPA axis in the regulation of the sensitivity of the glucocorticoid receptor and thus the reaction to stress. To adapt to environmental influences, it is itself embedded in a complex system of regulatory mechanisms, including epigenetic modifications in the form of DNA -Methylation. Previous studies suggest a strong association of FKBP5 with stress-induced mental illnesses and point to a dysregulation of the HPA axis as a possible pathomechanism. FKBP5 could therefore represent a crucial link for the close clinical interaction between depression and heart failure as well as a suspected role of the HPA axis in the pathogenesis of the latter. At the same time, the identification of HPA axis dysregulation expressed via FKBP5 provides a biological finding that could be used as a marker for the response to antidepressant therapy. The aim of this work was therefore to investigate a possible influence of regulatory parameters of FKBP5 on heart failure and to examine these as possible biomarkers for the success of the antidepressive therapy. For this purpose, blood samples from subjects of the GEParD or DaCFail study with depression, heart failure and healthy controls were examined. Pyrosequencing of bisulfite-converted DNA was used to determine the methylation of regulatory CpGs. The relative mRNA expression was measured using qPCR. The analysis found no differential mRNA expression or methylation between the four study groups. However, depressed patients responded with a smaller increase in mRNA expression in response to the mDST compared to the control group. The treatment response in the depression group was associated with lower methylation on CpG7 and higher mRNA expression at the start of therapy. Over the course of treatment, a decrease in mRNA expression in responders led to a convergence of both groups. This work did not find any evidence for a role for FKBP5 in the pathogenesis of heart failure. However, the findings on the regulation of the gene during glucocorticoid stimulation showed a high degree of consistency with previous results. The results for the treatment response also fit into this context, which strengthen the idea of a causal HPA dysregulation in the group of responders due to a downregulation of the HPA axis during the course of therapy. Taken alone, mRNA expression and methylation cannot be used as biomarkers of treatment response due to a lack of sensitivity and specificity. However, the findings so far support a possible role in a battery of different biomarkers at different levels, such as clinical, psychometrics and physiology.

Die chronische Herzinsuffizienz gehört zu den häufigsten internistischen Krankheitsbildern in Europa. Eine wichtige Rolle in der Therapie der chronischen Herzinsuffizienz spielt das moderate körperliche Ausdauertraining. HDL ist als Vasoprotektor bekannt und ist in der Lage, über die Regulation der endothelialen Stickstoffmonoxidsynthase (eNOS) die Dilatationsfähigkeit von Gefäßen zu regulieren. Da eine gestörte Endothelfunktion verbunden mit einer geringeren eNOS-Expression einen wichtigen Aspekt in der Pathophysiologie der Herzinsuffizienz darstellt, war das Ziel dieser Arbeit zunächst, die HDL-induzierte eNOS-Aktivierung und NO-Produktion in Endothelzellen bei chronisch Herzinsuffizienten mit der von Gesunden zu vergleichen. Des Weiteren wurde der Einfluss körperlichen Ausdauertrainings auf die HDL-Funktion bei chronischer Herzinsuffizienz untersucht. Dafür wurde HDL jeweils aus Blutserum von herzgesunden Probanden und Herzinsuffizienten vor und nach körperlichem Ausdauertraining isoliert. Damit wurden humane aortale Endothelzellen inkubiert und anschließend mittels Western Blot die HDL-induzierte Phosphorylierung der endothelialen Stickstoffmonoxidsynthase (Regulation der eNOS-Aktivierung), der Proteinkinase C-βII sowie der p70S6K ermittelt. Des Weiteren wurde ESR-spektroskopisch die HDL-induzierte NO-Produktion in Endothelzellen gemessen. Letztendlich bestand die Frage, worin der Unterschied zwischen HDL von Gesunden und HDL von Herzinsuffizienten besteht, der die funktionalen Differenzen erklären kann. Dazu wurde die Menge des HDL-gebundenen Malondialdehyds ermittelt. Die Endothelfunktion wurde sonographisch als Fluss-vermittelte Vasodilatation bestimmt. Die Ergebnisse der Untersuchungen belegen, dass die HDL-induzierte eNOS-Aktivierung bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz im Vergleich zu Gesunden vermindert ist. Des Weiteren kann der Einfluss von HDL auf die eNOS-Aktivierung durch körperliches Ausdauertraining bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz verbessert werden. Die Verbesserung der HDL-induzierten NO-Produktion korreliert dabei mit der verbesserten Fluss-vermittelten Vasodilatation. Als Unterschied zwischen HDL von Gesunden und dem von chronisch Herzinsuffizienten konnte bei den Letztgenannten eine höhere Menge von gebundenem Malondialdehyd nachgewiesen werden.

Die Herzinsuffizienz ist eine der häufigsten chronischen Erkrankungen mit progressivem Krankheitsverlauf. Dieser ist verschiedenen Kompensationsmechanismen geschuldet, die zunächst zur Verbesserung, über einen längeren Zeitraum hinweg jedoch zur Verschärfung der Symptomatik führen. Durch erhöhte Konzentrationen inflammatorischer Zytokine im Rahmen dieser Krankheit kommt es unter anderem zu pathologischen Veränderungen in Muskel- als auch Fettgewebe. Das kürzlich in der Literatur als PGC-1α reguliert beschriebene Molekül FNDC5 (Spaltprodukt Irisin) wird als Myokin bezeichnet, welches zwischen Muskel- und Fettgewebe vermittelt. Bis dato ist jedoch ungeklärt, ob und inwiefern es einen Zusammenhang zwischen einer Herzinsuffizienz, erhöhten Konzentrationen proinflammatorischer Zytokine und dem Molekül FNDC5 in der Skelettmuskulatur gibt. Um diesen Fragestellungen nachzugehen, wurde in der vorliegenden Arbeit zum einen durch LAD-Ligatur in Ratten eine Herzinsuffizienz induziert, um die systemischen Verhältnisse dieser Erkrankung im Tiermodell bestmöglich nachzuempfinden. Zum anderen wurden Mäuse mit TNF-α oder Ang II behandelt und C2C12-Myotuben mit TNF-α, Ang II sowie einer Zytokinkombination inkubiert, um den Einfluss der Zytokine bzw. des Hormons auf die FNDC5-Expression zu untersuchen. Anschließend wurden die Expression von FNDC5 auf mRNA- und Proteinebene sowie die Expression der PGC-1α-mRNA in Skelettmuskelbiopsien bestimmt. Es konnte nachgewiesen werden, dass eine Herzinsuffizienz sowie der Einfluss inflammatorischer Zytokine zur signifikanten Expressionsverminderung von FNDC5 führt. Ang II hingegen bewirkte nicht in allen Versuchen eine deutliche Reduktion der FNDC5-Expression. Außerdem wurde gezeigt, dass die Signaltransduktionswege über p38 und p42/44 MAPK nicht für die Wirkung der Zytokinkombination auf die FNDC5-Expression verantwortlich sind.

No description available.

Die Regulation der Expression des myokardialen Na+/Ca2+-Austauschers spielt eine entscheidende Rolle in der Genese von kontraktiler Dysfunktion und Arrhythmie bei der Herzinsuffizienz. Ein besseres Verständnis dieser Regulationsprozesse könnte neue Angriffspunkte für Präventions- und Therapiestrategien liefern. In der vorliegenden Arbeit wurden die Effekte von α1-adrenerger-Stimulation und mechanischer Last, auf die mRNA-Transkription des NCX 1-Gens und weiterer Gene des Kalziumtransportes untersucht. Es wurden elektrisch stimulierte (1 Hz, 1,75 mmol/l Ca2+, optimale Vorlast), rechtsventrikuläre Trabekelpräparate des Kaninchens nach 3, 6, und 10 h kontinuierlicher α1-adrenerger Stimulation durch 10 umol/L PE untersucht. Diese Trabekel zeigten eine Abnahme der NCX- mRNA im Vergleich zur Kontrolle (gleiche Bedingungen, kein PE) auf 77,5 ± 3,2% nach 10h (p<0,05). Dieser Effekt war sowohl in Anwesenheit des selektiven α1-Rezeptorblocker Prazosin (Praz) (13 umol/L), als auch des PKC-Inhibitors GF 109203X (1 umol/l) nicht zu beobachten. Darüber hinaus konnte keine Regulation des NCX durch PE in nicht gedehnten Trabekeln beobachtet werden. Da vermutet wurde, dass der α1-adrenerge Effekt Ca2+-abhängig sein könnte, wurde die Wirkung erhöhter extrazellulärer Ca2+-Konzentrationen (3 mmol/l) untersucht und eine Abnahme der NCX-mRNA auf 77,4 ± 7,8 % (p<0.02) beobachtet. Des Weiteren wurden in Zellkulturexperimenten über 24 h, isolierte Kardiomyozyten von der Ratte und dem Kaninchen α1-adrenerger Stimulation durch 10 umol/l Phenylephrin ausgesetzt. Die mRNA der Gene von NCX 1, SERCA 2a und BNP wurden mit der real-time PCR bestimmt und gegen das Transkriptionsprodukt des GaPDH-Gens normiert. Bei den Kaninchenmyozyten waren keine signifikante Expressionsänderungen der Gene NCX 1 und SERCA 2a gegenüber der Kontrolle (Kultur ohne PE) zu beobachten, während die mRNA von BNP auf 257,7 ± 47,9% (p<0,03) der Kontrolle anstieg. In Rattenmyozyten wurden signifikante Veränderungen für NCX 1 (117.8 ± 7,9%, p<0,035), SERCA 2a (89,3 ± 3,4%, p<0,012), und BNP (284,2 ± 82,4%, p<0.016) beobachtet. Die genannten Befunde lassen erkennen, dass α1-adrenerge Stimulation die NCX-Transkription in isometrisch kontrahierenden, multizellulären Herzmuskelstreifen bei optimaler Vorlast über die Aktivierung der PKC vermindert. Die verminderte NCX-Transkription scheint durch Kalzium vermittelt und hängt von den Lastbedingungen ab. Die vorliegenden Ergebnisse lassen vermuten, dass endokrine und mechanische Faktoren über eine ineinander greifende intrazelluläre Signalkaskade und Endstrecke, die Regulation der NCX 1-Expression beeinflussen. Unterschiedlich starke Veränderungen dieser Faktoren könnten die unterschiedlichen Phänotypen der Herzinsuffizienz erklären und nach besserem Verständnis neue Möglichkeiten für Prävention und Therapie eröffnen.