Analyse der Zusammenhänge und Verläufe der Zytokine, Interleukine und der extrazellulären Matrix bei akuter und chronischer viraler Myokarditis bei SWR/J-Mäusen

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des matrixregulierenden Systems bestehend aus MMPs, TIMPs, Kollagenen und Zytokinen sowie dessen Einfluss auf die hämodynamische Funktion im zeitlichen Verlauf der Coxsackie B3-induzierten murinen Myokarditis. Es wurde in 30, sechs Wochen alten männlichen SWR/J-Mäusen, mittels intraperitonealer Injektion von 5 x 105 PFU Coxsackievirus-B3 (Nancy Strain) eine virale Myokarditis erzeugt. 10 unbehandelte Kontrollen und 10 infizierte Mäuse dienten jeweils am 4., 7. und 28. Tag p.i. als Vergleichsgruppe bezüglich des zeitlichen Verlaufes der Myokarditis. Der Erfolg der Virusinfektion wurde durch den Nachweis des enteroviralen Genoms im Myokard mittels seminested-PCR vorgenommen. Im Rahmen der entstandenen Myokarditis wurden die resultierenden Einschränkungen der Herzfunktion durch hämodynamische Messungen beurteilt. Mittels semiquantitativer RT-PCR wurde die mRNA-Expression von IL-1ß, IL-6, IL-10, TNF-a, INF-y, MMP-2, MMP-3, MMP-8, TIMP-1, Kollagen I, Kollagen III, und Kollagen IV in den einzelnen Versuchsgruppen verglichen und an der endogenen Expression von ß-Aktin relativiert. Ferner wurde der Gesamtkollagenanteil mittels Sirius red-Färbung nachgewiesen. Es konnte mittels hämodynamischer Messungen gezeigt werden, dass in der akuten Phase der Virusmyokarditis eine diastolische Dysfunktion besteht. Folglich konnte eine Schädigung sowie eine Dilatation des linken Ventrikels durch die CVB3-Infektion dokumentiert werden. Diese hämodynamischen Messungen korrelierten mit der gesteigerten Expression der pro-inflammatorischen Zytokine in der akuten Phase der Entzündung, was bisher noch in keiner Studie nachgewiesen werden konnte. Die virusinduzierte kardiale Inflammation war mit einer signifikanten Induktion des MMP/TIMP- Systems verbunden, was in einem Ungleichgewicht der MMP/TIMP-Ratio während der chronischen Phase resultierte. Dieses Ungleichgewicht zwischen MMPs und TIMPs führte nachweislich zu einer linksventrikulären Dilatation. Diese Ergebnisse im Mausmodell verdeutlichen die Relevanz der viralen Persistenz für eine chronische Myokarditis mit subsequenter chronischer Inflammation. Es folgt ein Ungleichgewicht des Matrixdegradationssystems mit pathologischem kardialen Remodeling als Konsequenz.

The Coxsackie-B3 virus (CVB3) is a common cause of acute viral myocarditis. However, the mechanism leading to chronic left ventricular dysfunction and dilatation is still unknown. We tested the hypothesis that the myocardial persistence of CVB3 causes chronic inflammation and left ventricular remodelling via the matrixmetalloproteinase (MMP)/ tissueinhibitor (TIMP) - pathway. We analyzed myocardial tissues of CVB3-infected and sham infected male SWR/J- mice after hemodynamic evaluation on day 4., 7., and 28. p.i. by RT-PCR and sirius red staining. We found an abnormal diastolic function in the early phase after infection. The CVB3-infected mice exhibited an impaired left ventricular function combined with ventricular dilatation 7 and 28 days post- infection. These hemodynamic findings were associated with relevant upregulation of different cytokines (IL-1beta, IL-6, IL-10, INF-gamma and TNF- alpha) in the acute phase with persistent over-expression of IL-6, IL-10 and INF-gamma in the chronic phase. We found a significantly induced MMP/TIMP- system (MMP-2,-3,-8, TIMP-1-mRNA expression) in the infected myocardial tissue. An imbalance in the MMP/TIMP-system was significantly correlated to the development of ventricular dilatation. In this doctoral thesis we were able to proof that infection and persistence of CVB3 in myocardial tissue of SWR/J mice induces chronic myocardial inflammation and an imbalance of the matrix degrading system, which was associated with the development of left ventricular dysfunction and dilatation in chronic murine myocarditis.