Sowohl in der Human- als auch in der Veterinärmedizin ist das Vorhofflimmern (VF) eine der am häufigsten vorkommenden, klinisch signifikanten Arrhythmien. Die Folgen und Auswirkungen der Erkrankung sind vielfältig und für die Behandlung entscheidend. Die auf molekularbiologischer Ebene ablaufenden Mechanismen sind trotz jahrelanger Forschung noch weitgehend unbekannt. Studien an menschlichem Gewebe sind selten. Vergleichende Aspekte zwischen Tier und Mensch sind in der Literatur nicht beschrieben.
Ziel der Arbeit war es, die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) sowie ROS-induzierte und –assoziierte zelluläre Mechanismen bei Patienten mit VF zu analysieren. ROS werden sowohl während des physiologischen oxidativen Metabolismus der Mitochondrien als auch in zellulärer Reaktion auf pathogene Agenzien gebildet. Zusätzlich sollte untersucht werden, ob das Thioredoxin-System (TRX-System), das als ROS-Scavenger fungiert, ein neuer Ansatzpunkt für eine medikamentöse Therapie sein könnte. Bereits vorhandene tierexperimentelle und humane Studien zum atrialen Remodeling (AR) und VF wurden besonders berücksichtigt und hinsichtlich ihrer Übertragbarkeit, sowie Vergleichbarkeit zwischen Tier und Mensch diskutiert.
Im Rahmen der Arbeit wurden 30 linke Herzohrgewebeproben von humanen Patienten mit VF (n = 15) und von Patienten mit Sinusrhythmus (SR) (n = 15) untersucht. Die Enzymaktivitäten der NADPH-Oxidase (NOX), Xanthin-Oxidase (XO), Superoxiddismutase (SOD) und Katalase wurden mithilfe von photometrischen Absorptionsmessungen und die mitochondriale Schädigung anhand des Auftretens einer 4977 Basenpaardeletion (bp-Deletion) untersucht. Die Freisetzung des Apoptose-induzierenden Faktors (AIF) und von Cytochrom C ins Zytosol sowie die Veränderungen des TRX-Systems wurden mittels Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) und Western Blot analysiert. Die Signifikanz von Unterschieden zwischen den Versuchsgruppen wurde mithilfe des T-Tests bei unabhängigen Stichproben analysiert. Als Signifikanzniveau wurde ein p-Wert von ≤ 0,05 definiert. Der Levene-Test wurde angewandt, um Varianzgleichheiten zu prüfen.
Der Anteil der männlichen Patienten in der VF-Gruppe war größer als der Anteil der weiblichen Patienten (11 von 15 Patienten). Das durchschnittliche Alter der VF- und SR-Patienten war vergleichbar (65,9 Jahre). Weder die Aktivität der ROS-produzierenden Enzyme NOX und XO, noch die antioxidativ wirkenden Enzyme SOD und Katalase unterschieden sich signifikant zwischen Patienten mit und ohne VF. Die Literaturrecherche ergab insbesondere in von VF geschädigten Herzohren vom Schwein erhöhte Enzymaktivitäten der NOX und XO. Die zytosolische Freisetzung von AIF und Cytochrom C bei VF- und SR-Patienten waren ebenso wie das TRX-System vergleichbar. Ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den VF- und SR-Patienten konnte nicht nachgewiesen werden. Die in dieser Studie untersuchte 4977 bp-Deletion war seltener bei VF-Patienten als bei SR-Patienten nachweisbar (p = 0,028). Das statistisch signifikante, häufigere Auftreten der 4977 bp-Deletion in der SR-Gruppe könnte dem Umstand der im Allgemeinen in die Studie inkludierten kranken Patienten geschuldet sein.
Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten einen wichtigen Beitrag auf der Suche nach einer adäquaten Therapie der Erkrankung des VF sowohl in der Veterinärmedizin als auch in der Humanmedizin, denn es konnte gezeigt werden, dass ROS-induzierte und -assoziierte zelluläre Mechanismen vermutlich keine große Rolle in der Pathophysiologie dieser Erkrankung spielen. Nichtsdestotrotz sind sowohl in der Human- als auch in der Veterinärmedizin weitere Studien nötig, um eine adäquate Behandlung des VF zu gewährleisten und die Lebensqualität Betroffener zu verbessern.:1 Einführung
1.1 VF in der Humanmedizin
1.2 VF in der Veterinärmedizin
1.3 Pathophysiologie des VF
1.4 Oxidativer Stress und dessen Rolle in der Pathogenese des VF
1.5 Biomarker des oxidativen Stress
1.6 Apoptose und Hypoxie im Rahmen des VF
1.7 ROS- und DNA-Schäden
1.8 Einfluss des Thioredoxin-Systems bei oxidativem Stress
2 Zielsetzung
3 Material und Methoden
3.1 Geräte
3.2 Hilfsmittel und Verbrauchsmaterialien
3.3 Chemikalien und Reagenzien
3.4 Herzohrproben
3.4.1 Proteinextraktion Herzohrproben
3.4.2 Proteinkonzentrationsbestimmung der Herzohrgewebelysate
3.5 Bestimmung der Enzymaktivitäten
3.5.1 NOX-Aktivität
3.5.2 XO-Aktivität
3.5.3 SOD-Aktivität
3.5.4 Katalase-Aktivität
3.6 ELISA
3.6.1 AIF
3.6.2 Cytochrom C
3.6.3 HIF-1α
3.7 PCR
3.7.1 Isolierung der mtDNA
3.7.2 Bestimmung von Reinheit und Konzentration der mtDNA
3.7.3 Durchführung der PCR
3.7.4 Agarose-Gelelektrophorese
3.7.5 Isolierung der nucDNA
3.8. RT-PCR
3.9 SDS-PAGE und Western Blot
3.9.1 SDS-PAGE
3.9.2 Western Blot
3.10 Statistische Auswertung
4 Ergebnisse
4.1 Gruppencharakteristika
4.2 Enzymkinetik
4.2.1 NOX-Aktivität
4.2.2 XO-Aktivität
4.2.3 SOD-Aktivität
4.2.4 Katalase-Aktivität
4.3 Quantifizierung der AIF-, Cytochrom C- und HIF-1α-Konzentrationen mittels ELISA
4.3.1 AIF
4.3.2 Cytochrom C
4.3.3 HIF-1α
4.4 Nachweis der 4977 bp-Deletion in der humanen mtDNA mittels PCR
4.5 Quantifizierung des realtiven mtDNA-Gehaltes mittels RT-PCR
4.6 Proteinexpressionsmessungen von TRX 1, TXNIP und ITCH mittels Western Blot
4.6.1 TRX1
4.6.2 TXNIP
4.6.3 ITCH
5 Diskussion
6 Zusammenfassung
7 Summary
8 Literaturverzeichnis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:80529 |
| Date | 31 August 2022 |
| Creators | Schwach, Dorina |
| Contributors | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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