Untersuchungen zum Einfluß eines Betablockers und eines ACE-Hemmers auf die Ca2+-Sensitivität der Myofilamente nicht-infarzierter Areale des linken und rechten Ventrikels von Ratten mit chronischer myokardialer Infarzierung

Abstract

Der akute Myokardinfarkt (MI) auf dem Boden einer chronisch ischämischen Herzerkrankung ist einer der häufigsten Gründe für Krankheit und vorzeitigen Tod in den entwickelten Ländern. Eine Vielzahl von adaptativen Veränderungen konnte in diesem Prozess identifiziert werden. So kommt es im Verlauf als Folge des Infarktes zur Entwicklung einer kompensatorischen Herzhypertrophie beider Ventrikel und häufig zu einer ausgeprägten kardialen Funktionsstörung. Als zentraler Punkt wird hierbei eine veränderte Ansprechbarkeit und Kontraktilität der Myofilamente auf Calzium gesehen. In dieser Studie wurde getestet, ob die Gabe des ACE-Hemmstoffes Ramipril, die Gabe des ß-Blockers Metoprolol oder die kombinierte Behandlung aus beiden Stoffen in Ratten 6 Wochen nach chronischer myokardialer Infarzierung durch Ligatur der linken Koronararterie eine Veränderung der Calziumsensitivität von Myozyten aus nicht-infarzierten Arealen des linken und rechten Ventrikels im Vergleich zur Placebo behandelten Gruppe hervorruft. Es wurde ein Modell an Triton-X-100-gehäuteten Fasern gewählt. Nach der Häutung liegen die Myofilamente funktionell isoliert vor und können ohne Einfluß von Membranprozessen untersucht werden. Wir konnten zeigen, dass in der chronischen Phase nach myokardialer Infarzierung eine linksventrikuläre Hypertrophie unabhängig von der medikamentösen Behandlung gegenüber sham operierten Herzen bestand. Diese Hypertrophie wurde lediglich in den Gruppen mit einer Kombinationsbehandlung aus ACE-Inhibitor und Betablocker im Vergleich zu den mit einer Monotherapie behandelten Gruppen signifikant gemindert. Die Ca2+-Sensitivität der Myofilamente nach myokardialer Infarzierung war in beiden Ventrikeln zwischen Placebo behandelten und sham operierten Tieren nicht signifikant verschieden. Der HILL Koeffizient als Maß für die Kooperativität zeigte sich bei Tieren der Placebo Gruppe im Vergleich zu der sham operierten Gruppe deutlich erniedrigt. Als mögliche Erklärung wurde eine unterschiedliche Zusammensetzung der Troponin-Isoformen gesehen. In den mit dem Betablocker Metoprolol behandelten Gruppen sahen wir eine signifikant erhöhte Ca2+-Sensitivität im Vergleich zur Placebo Gruppe. Der HILL Koeffizient veränderte sich hier jedoch nicht. Dieses Ergebnis steht in Übereinstimmung mit der allgemeinen Datenlage und begründet sich u.a. in einer verringerten Phosphorylierung von Tn-I. Die Gabe des ACE-Hemmers Ramipril veränderte den HILL-Koeffizienten in der Weise, dass sich dieser im Vergleich zu der Placebo Gruppe erhöhte und damit der sham operierten Gruppe angleichte. Die Ca2+-Sensitivität blieb im Vergleich zu der Placebo Gruppe unverändert. Bei der Kombinationstherapie sahen wir eine ähnliche Ca2+-Sensitivität der Myofilamente in den Gruppen A und Aß und in den Gruppen ß und ßA, wohingegen ein Vergleich der Gruppe A mit der Gruppe ß und der Gruppe Aß mit der Gruppe ßA eine signifikant unterschiedliche Ca2+-Sensitivität aufweist. Wir schlussfolgerten daraus, dass die an den ersten drei postoperativen Tagen gegebene Medikation entscheidenden Einfluß auf die weitere Entwicklung des Myokards und die Ca2+-Sensitivität nimmt. Fmax zeigte sich in allen Gruppen mit chronischer myokardialer Infarzierung im Vergleich zur sham operierten Gruppe erniedrigt. Wir schlussfolgerten daraus dass der Infarkt als solches, unabhängig von der gegebenen medikamentösen Behandlung, auch in den nicht- infarzierten Arealen einen erniedrigenden Effekt auf die maximal produzierte Kraft hat. In der von uns nachgeschalteten Versuchsreihe gleichaltriger Tiere reduziert die Behandlung mit dem ACE-Hemmer Ramipril interessanterweise ebenfalls das Verhältnis von Ventrikelgewicht zu Körpergewicht, ohne dass eine chronische myokardiale Infarzierung vorgelegen hat. Die Ca2+-Sensitivität war im Vergleich zu den gleichaltrigen Kontrollgruppen signifikant erniedrigt, Fmax jedoch unverändert. Der Grund hierfür bleibt bis auf Weiteres unklar. Die derzeitige Datenlage über Untersuchungen der Ca2+-Sensitivität der Myofilamente von Tieren ohne myokardiale Infarzierung, aber mit ACE-Hemmstoff- Behandlung ist äußerst spärlich. Da die Behandlung mit ACE-Hemmstoffen in der Therapie der Herzinsuffizienz und der arteriellen Hypertonie ebenso ihren festen Platz gefunden hat, wie in der medikamentösen Therapie nach abgelaufenem Myokardinfarkt, stellt das von uns gesehene Ergebnis sicherlich einen interessanten Ansatzpunkt für weitere Forschungen auf diesem Gebiet dar. Die gewonnenen Ergebnisse tragen zum Verständnis der pathophysiologischen Veränderungen myokardialer Kontraktilität nach chronischer myokardialer Infarzierung bei und eröffnen möglicherweise langfristig neue therapeutische Ansätze.

This study characterizes the Calcium-Sensitivity of the non-infarcted region of left (LV) and right (RV) ventricular trabeculae in rats 6 weeks after myocardial infarction (MI) due to coronary ligation. Myocardial infarction is associates with the development of cardiac hypertrophy and contractile dysfunction of the non-infarcted region of both ventricles. The cellular mechanisms have not been clearly elucidated. In our study we tested whether ACE-inhibition with Ramipril, ß-adrenergic blockade with metoprolol or a combined treatment of both for 6 weeks after inducing myocardial infarction modifies the calcium-sensitivity of the myofilaments, using a skinned fibre preparation. In the left and right ventricle of groups with chronic myocardial infarction we found significant development of hypertrophy. After Ramipril- treatment the hypertrophy of the RV was less pronounced than in the placebo treated group (P). Left ventricular hypertrophy could only be diminished in the combined treated groups (Aß, ßA), monotreatment with Ramipril did not alter hypertrophy. Myofilament Ca2+-sensitivity of both ventricles was not changed in P compared to the sham operated group (SO). ß-adrenergic blockade led to a higher Ca2+-sensitivity vs. P, whereas ACE-inhibition did not alter Ca2+-sensitivity but increased the HILL coefficient. Concerning Ca2+-Sensitivity there was a similarity between the groups A and Aß and groups ß and ßA, suggesting that treatment, given on the first days after myocardial infarction, has a crucial influence on the post-infarctional pathophysiology. In all groups with MI we found a significant decrease of Fmax compared with SO. ACE-inhibition or ß-adrenergic blockade did not change Fmax. To investigate the effects of chronic ACE-inhibition in rats without myocardial infarction we studied the Ca2+-sensitivity of the myofilaments in rats after Ramipril-treatment for 3 and 6 weeks. Interestingly, the heart weight / bodyweight ratio was reduced in these animals. Ca2+-sensitivity and Fmax were reduced in all groups of LV. Since treatment with ACE-inhibitors is used widely, it does seem that this will be an important area in which future research might improve the insights of pathophysiological alterations after chronic myocardial infarction.