Interaktion zwischen myokardialer Inflammation, Expression von matrixaktiven Substanzen, oxidativem Stress und kardialem Renin-Angiotensin-Aldosteron- System am Modell der murinen Myokarditis

Abstract

Unter den Enteroviren gilt der Coxsackievirus-B3 (CVB-3) als einer der hochpathogenen kardiotropen Erreger einer akuten Myokarditis. Die natürliche Folge der Inflammation, der gestörten Zytokin- und Peptidasen-Sekretion ist die Beeinträchtigung der myokardialen extrazellulären Matrix (ECM) und deren Regulationsmechanismen mit myokardialem Remodeling, Umgestaltung der Herzgeometrie, kardialer Dysfunktion und Chronifizierung der Erkrankung. Pathologische ECM-Veränderungen sind nicht nur mit einer relevanten Inflammation und Viruspersistenz assoziiert, sondern auch mit der Induktion des oxidativen Stresses und der Aktivität des lokal-kardialen Renin- Angiotensin-Aldosteron-Systems (RAAS). Aufgabe dieser Arbeit war die Untersuchung der Aktivität einzelner Einflusssysteme in verschiedenen Myokarditis-Stadien sowie Darstellung von Zusammenhängen zwischen den unterschiedlichen pathogenetischen Mechanismen. In 6 Wochen alten männlichen SWR/J-Mäusen wurde durch intraperitoneale Injektion von 1x105 PFU des CVB-3 (Nancy strain) eine akute virale Myokarditis induziert. Nach der Erfassung hämodynamischer Daten erfolgten die Analysen des Herzgewebes an den Tagen 4, 7 und 28 post infectionem (p.i.) mittels semiquantitativer RT-PCR. Nach initialer Steigerung des linksventrikulären systolischen Drucks (LVsP) und konstant gebliebener Auswurffraktion (EF) in der akuten Myokarditis-Phase (bis zum 4. Tag p.i.), ließ sich in der subakuten und chronischen Phase (4. – 28. Tag p.i.) ein deutlicher LVsP-, EF- und Schlagvolumen-Abfall sowie eine signifikante Zunahme der endsystolischen und enddiastolischen Volumina (ESV, EDV) als Ausdruck einer Herzinsuffizienz beobachten. Das virale Genom wurde am 4. und 7. Tag p.i. zu 100%, am 28. Tag p.i. zu 30% nachgewiesen. Bis in die subakute Phase (0. – 7. Tag p.i.) war die Expressionssteigerung der inflammatorischen Zytokine IL-6 (2,8-fach), IL-10 (2,7-fach) und IFN-γ (2,9-fach) zu verzeichnen; in der chronischen Phase fiel der Expressionslevel ab, blieb jedoch auch noch am 28. Tag p.i. signifikant erhöht. Insgesamt stellte sich eine Prädominanz der TH1-Immunantwort heraus. Dagegen ließ sich bei TGF-β in gesamtem Myokarditis-Verlauf lediglich eine geringgradige Down- Regulation (1,3-fach) am 28. Tag p.i. feststellen. Ihren Expressions-Peak erreichten die Subunits der NADPH-Oxidase p47phox (1,7-fach), p67phox (1,6-fach) und gp91phox (2,4-fach) sowie auch MnSOD (1,9-fach) ebenfalls am 4. Tag p.i., wonach bis zum Tag 28 p.i. eine Expressionsminderung stattfand. Die kardiale Angiotensinogen-Expression erreichte am 7. Tag p.i. ihr Maximum (2,5-fach), ähnlich wie auch die des AT1B-Rezeptors (2,7-fach). Parallel hierzu wurde die Expression von AT1A-Rezeptor (1,8-fach) bis zum 4. Tag p.i. und von AT2-Rezeptor (2,0-fach) bis zum 7. Tag p.i. deutlich herunterreguliert. In der chronischen Phase kehrten die Expressionswerte der RAAS-Faktoren in die Ausgangsbereiche zurück. Zwischen den Einzelkomponenten des RAAS, der oxidativen und inflammatorischen Systeme wurden in den zeitlichen Expressionsverläufen hochsignifikante gleich- und gegensinnige Korrelationen eruiert. Virale Persistenz, chronisch-induzierte Inflammation, die Wirkung von oxidativen Radikalen und von Angiotensin II auf das Myokard verursachen in der Gesamtheit eine Progression und Chronifizierung der Erkrankung. Dabei ist gerade das hochkomplexe Zusammenspiel der speziellen Systeme und die gegenseitige Beeinflussung der Einzelkomponenten für das myokardiale Remodeling, Übergang in die Dilatative Kardiomyopathie und Therapieresistenz verantwortlich. Insgesamt hat die vorliegende Arbeit deutlich gemacht, dass neue experimentelle und therapeutische Ansätze nur unter der Beachtung der zeitgebundenen Einflüsse einzelner pathogenetischer Systeme und ihrer Komponenten und der gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Pathomechanismen erarbeitet werden sollten.

Enteroviruses, especially Coxsackie B3 virus (CVB-3), cause acute viral myocarditis. However, the detailed mechanisms leading to chronic left ventricular dysfunction in viral persistence is still elusive. Myocardial tissues of CVB-3 infected and sham infected male SWR/J mice were analyzed on day 4, 7 and 28 post infection by semiquantitative RT-PCR. After increased contractility and abnormal diastolic function at day 4, CVB-3 infection caused significant left ventricular dysfunction at 7 and 28 days post-infection. The cytokines IL-6, IL-10, INF-γ were significantly induced in the acute phase with persistent over-expression in the chronic phase, whereas the expression of TGF-β showed no significant fluctuations. The expression of the representatives of cardiac oxidative stress (NADPH Oxidase) and of antioxidative system (MnSOD) was increased. There was also a significant activation of the local cardiac Renin-Angiotensin-Aldosterone system (RAAS): the individual components (Angiotensinogen, AT1A receptor, AT1B receptor, AT2 receptor) during the various stages of myokarditis showed different expression patterns. Viral persistence, chronic induced inflammation, cardiac oxidative stress and activated local cardiac RAAS are key factors for the development of left ventricular dysfunction, left ventricular dilatation, and impaired contractility in the chronic phase of viral myocarditis.