Univ., Diss., 2010--Marburg.

Aims: Non-responder rates for CRT vary from 11 to 46 %. Retrospective data imply a better outcome with stimulation of the latest contracting LV region. Our study analyzed feasibility, safety and clinical outcome of prospectively planned LV lead placement at the site of latest mechanical activation. Methods: Thirty-eight heart failure patients with CRT indication were assessed by 3D TEE and rotation angiography of the coronary sinus. Both images were merged into a single 3D-model to identify CS target veins close to the site of latest mechanical activation. Subsequently LV lead deployment was attempted at the desired target position. Patients were clinically and echocardiographically evaluated at baseline, after 3 and 6 months. Results: The area of latest mechanical activation covered 6 ± 2 segments (38 ± 13 % of LV surface) and was found lateral in 24/37 (65 %), anterior in 11/37 (30 %), inferior in 2/37 (5 %) and septal in 1/37 (3 %) patients. In 36/37 (97 %) patients an appropriate target vein was identified and successful implantation could be performed in 34/37 (92%) patients. Among those patients clinical and echocardiographic response was observed in 91 % and 81 %, respectively. Conclusions: Individualized lead placement at the latest contracting LV site can be performed safely and successfully in the majority of patients. Initial clinical outcome data are encouraging. Identification of target sites requires multimodality integration between LV wall motion data and CS anatomy. Future developments need to improve those technologies and require randomized data on clinical outcome parameters.

Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 2008 / Hergestellt on demand

Die Calcineurin/NFAT-Signalkaskade spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer kardialen Hypertrophie. Im Zytoplasma von Kardiomyozyten wird die Phosphatase Calcineurin nach Stimulierung der Zellen, z. B. durch Dehnungsreize, Angiotensin II (Ang II) oder Endothelin I (ET-1), und einen daraus folgenden intrazellulären Ca2+-Strom aktiviert. Dies führt zur Dephosphorylierung von NFAT und zu dessen nukleärer Translokation. In früheren Arbeiten von Ritter et al. wurden sowohl eine nukleäre Lokalisationssequenz (NLS) als auch eine nukleäre Exportsequenz (NES) innerhalb von Calcineurin identifiziert, die den Transport von Calcineurin zwischen dem Zytoplasma und dem Nukleus ermöglichen. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde das Import Blocking Peptid (IBP) entwickelt. Dieses Peptid entspricht der NLS von Calcineurin und blockiert die Calcineurin-Bindungsstellen des Shuttleproteins (Karyopherins) Importin β1. So wird die Translokation von Calcineurin in den Nukleus unterbunden und die Signalkaskade zur Aktivierung von Hypertrophie-Genen in Kardiomyozyten unterbrochen. Dabei blieb die Phosphatase-Aktivität von Calcineurin unbeeinflusst. Eines der Ziele dieser Arbeit war, IBP weiter zu optimieren und den „proof of principle“ auch in vivo zu führen. Hierfür wurden u. a. ein geeignetes Lösungsmittel bestimmt (biokompatibel und an die Peptidcharakteristika angepasst), die Peptidstruktur modifiziert (Erhöhung der Spezifität/Wirksamkeit) und die erforderliche Dosis weiter eingegrenzt (Belastungs- und Kostenreduktion). Unter Verwendung einer TAMRA-markierten Wirkstoffvariante konnten der Weg des Peptids in Mäusen nachverfolgt und die Ausscheidung quantifiziert werden. Aufbauend auf den Ergebnissen von Burkard et al., die die Entstehung einer konstitutiv-aktiven und nukleären Calcineurin-Isoform nach proteolytischer Spaltung durch Calpain nachwiesen, wurde die Rolle von Calcineurin im Zellkern genauer untersucht. Außerdem sollte die Frage beantwortet werden, wie (über Calcineurin?) die Herzmuskelzelle zwischen Calciumschwankungen im Zuge der Exzitations-Kontraktions-Kopplung (ECC) und vergleichsweise schwachen Calciumsignalen zur Transkriptionsteuerung unterscheidet. Mit Hilfe von nukleären Calcineurin-Mutanten, die einen Defekt in der Ca2+-Bindung aufwiesen, konnte die Bedeutung von Calcineurin als Calciumsensor für die NFAT-abhängige Transkription nachgewiesen werden. Im Mausmodell waren unter Hypertrophie-Bedingungen die Ca2+-Transienten in der nukleären Mikrodomäne signifikant stärker als im Zytosol, wodurch die Hypothese, dass die Aktivierung der Calcineurin/NFAT-Signalkaskade unabhängig von zytosolischem Ca2+ erfolgt, gestützt wird. Messungen von nukleären und zytosolischen Ca2+-Transienten in IP3-Sponge-Mäusen zeigten im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen keine Erhöhung des Ca2+-Spiegels während der Diastole, was auf eine Rolle von Inositoltrisphosphat (IP3) in der Signalkaskade deutet. Außerdem zeigten isolierte Zellkerne ventrikulärer adulter Kardiomyozyten eine erhöhte Expression des IP3-Rezeptors 2 (IP3R2) nach Ang II-Stimulierung. Diese gesteigerte Expression war abhängig von der Calcineurin/NFAT-Kaskade und bestand sogar 3 Wochen nach Entfernung des Ang II-Stimulus fort. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass nukleäres Calcineurin als ein Ca2+-Sensor agiert, dass die lokale Ca2+-Freisetzung im Kern über IP3-Rezeptoren detektiert wird und dass dies im Zusammenspiel mit NFAT die Transkription von Hypertrophiegenen initiiert. / The Calcineurin/NFAT signaling pathway plays an important role in the development of cardiac hypertrophy. Calcineurin is activated in the cytoplasm of cardiac myocytes by the interaction of different factors, e.g. Ang II or ET-1, with structures of the cell surface, this leads to the desphosphorylation of NFAT and its translocation into the nucleus. Previous works by the working group led to the detection of a nuclear localization sequence (NLS) and a nuclear export signal (NES) within the Calcineurin domains. They are required for the transport of Calcineurin through the nuclear membrane. Supported by these findings the import blocking peptide (IBP) was conceived. IBP mimics the NLS of Calcineurin and binds to the shuttle protein Importin β1, thereby blocking the binding sites for Calcineurin and inhibiting the transport of Calcineurin to the nucleus. One characteristic of the peptide is that it does not affect the phosphatase activity of Calcineurin. The aim of this project was to improve the peptide and to investigate its efficacy in vivo. We identified the optimal solvent and were able to significantly improve the solubility of IBP. We developed new isoforms of IBP with higher specificity. We were able to identify the minimal effective dose and studied the degradation and excretion of the substance in vivo. As shown by Burkard et al., Calcineurin is proteolytically cleaved by calpain, which leads to a constitutively active Calcineurin form. We investigated the role of this isoform in the nucleus. Furthermore, we investigated how Calcineurin is able to differentiate between Ca2+ fluctuations in the course of excitation contraction coupling (ECC) and Ca2+ signals for a hypertrophic response. Nuclear Calcineurin mutants defective for Ca2+ binding failed to activate NFAT-dependent transcription. Under hypertrophic conditions Ca2+ transients in the nuclear microdomain were significantly higher than in the cytosol providing a basis for sustained Calcineurin/NFAT mediated signaling uncoupled from cytosolic Ca2+. Measurements of nuclear and cytosolic Ca2+ transients in IP3 sponge mice showed no increase of Ca2+ levels during diastole as we detected in wildtype mice. Nuclei, isolated from ventricular myocytes of mice after chronic Ang II treatment, showed an elevation of IP3R2 expression which was dependent from calcineurin/NFAT signaling and persisted for 3 weeks after removal of the Ang II stimulus. Thus, we demonstrate that nuclear calcineurin was able to act as a nuclear Ca2+ sensor detecting local Ca2+ release from the nuclear envelope via IP3R.

Die weltweite Zunahme der Prävalenz von Übergewicht und Adipositas und den damit verbundenen medizinischen und sozioökonomischen Herausforderungen stellt eine der wesentlichen Herausforderungen der modernen medizinischen Versorgung dar. Im Mittelpunkt stehen dabei insbesondere die Auswirkungen von Übergewicht und Adipositas auf das kardiovaskuläre System und den damit verbundenen funktionellen und strukturellen Veränderungen der kardiovaskulären Funktion. Als Mediatoren dieser funktionellen und strukturellen Veränderungen stehen dabei zunehmend Adipozytokine im Interesse wissenschaftlicher Arbeiten. Unter Adipozytokinen versteht man in diesem Zusammenhang einen Sammelbegriff für von Adipozyten und anderen Fettgewebszellen sezernierten autokrin-, endokrin- und parakrin wirkenden bioaktiven Molekülen. Insbesondere bei Übergewicht und Adipositas kommt es zu einer charakteristischen Veränderung im Sekretionsmuster dieser Adipozytokine. Die Wirkung einzelner Adipozytokine auf die kardiovaskuläre Funktion wurde in den letzten Jahren intensiv untersucht, über die Wirkung ganzer Adipozytokinprofile ist bisher jedoch nur wenig bekannt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu klären, welchen Einfluss eine 24-stündige Behandlung von neonatalen ventrikulären Kardiomyozyten mit einem physiologischen Adipozytokin-Profil auf Hypertrophie-assoziierte Signalwege und Zellproteine hat.

Die weltweite Zunahme der Prävalenz von Übergewicht und Adipositas und den damit verbundenen medizinischen und sozioökonomischen Herausforderungen stellt eine der wesentlichen Herausforderungen der modernen medizinischen Versorgung dar. Im Mittelpunkt stehen dabei insbesondere die Auswirkungen von Übergewicht und Adipositas auf das kardiovaskuläre System und den damit verbundenen funktionellen und strukturellen Veränderungen der kardiovaskulären Funktion. Als Mediatoren dieser funktionellen und strukturellen Veränderungen stehen dabei zunehmend Adipozytokine im Interesse wissenschaftlicher Arbeiten. Unter Adipozytokinen versteht man in diesem Zusammenhang einen Sammelbegriff für von Adipozyten und anderen Fettgewebszellen sezernierten autokrin-, endokrin- und parakrin wirkenden bioaktiven Molekülen. Insbesondere bei Übergewicht und Adipositas kommt es zu einer charakteristischen Veränderung im Sekretionsmuster dieser Adipozytokine. Die Wirkung einzelner Adipozytokine auf die kardiovaskuläre Funktion wurde in den letzten Jahren intensiv untersucht, über die Wirkung ganzer Adipozytokinprofile ist bisher jedoch nur wenig bekannt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu klären, welchen Einfluss eine 24-stündige Behandlung von neonatalen ventrikulären Kardiomyozyten mit einem physiologischen Adipozytokin-Profil auf Hypertrophie-assoziierte Signalwege und Zellproteine hat.

Die DOR-Plastik (Surgical Ventricular Reconstruction, SVR) ist ein chirurgisches Verfahren zur Rekonstruktion ventrikulärer kardialer Strukturen bei Herzinsuffizienz-Patienten mit apikaler A- und Dyskinesie. Jedoch gibt es spätestens seit dem negativen Ergebnis einer großen multizentrischen Studie (STICH-trial, Jones et al. 2009 [1]) eine Kontroverse über den tatsächlichen prognostischen Nutzen der Operation. Ziel dieser Arbeit war es in diesem Zusammenhang mittels kardialer Magnet-Resonanz-Tomographie (Cardiac Magnetic Resonance, CMR) generierte potentielle Prädiktoren der funktionellen Erholung nach der DOR-Plastik zu analysieren. Dafür wurden in dieser Arbeit bei 24 Patienten die kardialen Volumina, die kardiale Funktion, das lokale und totale myokardiale Narbengewebe und verschiedene geometrische Indizes bestimmt und ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass die quantitative Ermittlung des basalen myokardialen Narbengewebes und des apikalen Volumenindex (AVI) dabei helfen könnten, eine Subgruppe von Patienten zu definieren, die von der DOR-Plastik profitiert.

Der Krankheitsverlauf der Herzinsuffizienz ist variabel. Typischerweise treten dabei wiederholte Episoden akuter kardialer Dekompensationen auf. Prospektive Untersuchungen zu longitudinalen Veränderungen der linksventrikulären Ejektionsfraktion (LVEF) nach akuter kardialer Dekompensation, sowie assoziierter echokardiographischer, laborchemischer und klinischer Parameter fehlten bisher. Ziel der vorliegenden Arbeit war es deshalb, die Häufigkeit einer Verbesserung bzw. Normalisierung der LVEF innerhalb von sechs Monaten nach einer Hospitalisierung aufgrund akuter kardialer Dekompensation mit systolischer Herzinsuffizienz (LVEF vor Entlassung aus dem Krankenhaus ≤40%), sowie begleitende Veränderungen in Biomarkerspiegeln und echokardiographischen Parametern, zu beschreiben, deren prognostische Relevanz zu untersuchen und mögliche Prädiktoren zu ermitteln. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass in den folgenden 6 Monaten nach akuter kardialer Dekompensation variable LVEF-Verläufe zu erwarten sind. Mehr als 50% der Patienten erleben ein reverses Remodelling und wechseln dadurch die LVEF-basierte Herzinsuffizienz-Kategorie. LVEF-Verbesserungen sind mit komplexen kardialen, extrakardialen und klinischen Veränderungen - im Sinne eines systemischen reversen Remodellings – assoziiert und gehen mit einer verbesserten Langzeitprognose einher. Verschiedene Prädiktoren erlauben, nach akuter kardialer Dekompensation den Verlauf bereits bei Krankenhausentlassung abzuschätzen und damit personalisierte Behandlungsstrategien für den einzelnen Patienten zu etablieren. / Typically, the heart failure (HF) trajectory is characterized by repeat episodes of acute cardiac decompensation (ACD), which often necessitate hospitalization. However, prospective longitudinal follow-up information on left ventricular ejection fraction (LVEF) trajectories after ACD is lacking to-date. We therefore investigated in patients with a pre-discharge LVEF ≤40% changes in LVEF and other echocardiographic, clinical and laboratory parameters at 6-months’ follow-up, determined predictors, and studied prognostic implications of LVEF changes through 18-months follow-up. LVEF recovery after ACD was common in our study population with improvements by ≥1 HF category in >50%. LVEF changes correlated with several other clinical, laboratory and echocardiographic parameters, suggesting multilevel reverse remodelling. LVEF recovery was associated with better clinical outcomes and predictable from different independent baseline variables, thus facilitating early risk stratification and tailored, risk-adapted care after ACD.

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%.

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