Die Bedeutung des Protease-aktivierten Rezeptors 1 (PAR1) für die intestinale Barriere in der Immunpathogenese des atrialen Remodelings

Abstract

Einleitung: Kardiales Remodeling umfasst fibrotische Umbauprozesse als Anpassung an Belastung oder myokardiale Schädigung und ist ein zentraler Pathomechanismus der Herzinsuffizienz. Atrial kann Fibrose die Erregungsleitung stören und Vorhofflimmern begünstigen. Chronische Inflammation, u. a. infolge einer Darmbarrierestörung mit mikrobieller Translokation, fördert diese Prozesse. Der Protease-aktivierte Rezeptor 1 (PAR1) vermittelt proinflammatorische und profibrotische Signalkaskaden, sowie eine gesteigerte Darmpermeabilität. Murine Plättchen exprimieren kein PAR1, weshalb Mäuse zur Untersuchung gerinnungsunabhängiger PAR1-Effekte geeignet sind. Ziel dieser Arbeit ist es, die frühe Phase einer Darmbarrierestörung mit systemischer Inflammation und konsekutivem kardialen Remodeling sowie dessen Beeinflussung durch PAR1-Antagonisierung zu untersuchen. Methodik: Tierversuche: 35 ApoE(-/-)-Mäuse, als Modell eines kardiovaskulären Hochrisiko-Clusters aus Atherosklerose und metabolischem Syndrom, erhielten sechs Wochen Haltungsfutter (Kontrollgruppe), Western Diet (WD) oder WD + Vorapaxar (VPX) als selektiver PAR1-Antagonist. Die Expression von mRNA ausgewählter Indikatoren für Inflammation und Fibrose wurde im Darm und den Vorhöfen untersucht. Im Plasma wurden Indikatoren der systemischen Inflammation analysiert. Zehn C57BL/6-Mäuse wurden mit Helicobacter hepaticus infiziert. Die Versuchsgruppe erhielt zusätzlich eine IL-10-Rezeptor(IL-10R)-Blockade zur Induktion einer Colitis. Nach neun Tagen wurde die Genexpression in den Vorhöfen analysiert. Zellkultur: Human aortic endothelial cells wurden unter turbulenten Strömungsbedingungen mit VPX behandelt. Ergebnisse: ApoE(-/-)-Mäuse: Unter WD zeigte sich eine verstärkte lokale Inflammation einzelner Darmabschnitte mit erhöhter mRNA-Expression von Adhäsionsmolekülen und TNF-α. VPX milderte diesen Effekt ab. Hinweise auf eine strukturelle oder funktionelle Darmbarrierestörung zeigten sich nur indirekt über eine Erhöhung von CD14 und LBP und Hinweise auf eine verminderte Regeneration des Darmepithels. Im Plasma waren proinflammatorische Zytokine unter WD erhöht. Unter VPX war dieser Effekt geringer. In den Vorhöfen zeigte sich eine verstärkte Inflammation, sowie vermehrte Expression profibrotischer Gene, was VPX abschwächte. Anti-IL-10R/H. hepaticus-Mäuse: In den Vorhöfen zeigte sich eine tendenziell gesteigerte Expression inflammatorischer und profibrotischer Marker. Zellkultur: VPX zeigte keinen Einfluss auf die Endothelaktivierung. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse deuten auf eine positive Beeinflussung von Inflammationsprozessen im Darm und den Vorhöfen, profibrotischer Prozesse, sowie systemischer Inflammationsprozesse über eine PAR1-Antagonisierung hin. Dies könnte einen Ansatzpunkt in der Prävention chronischer kardiovaskulärer Erkrankungen darstellen. Genauerer Betrachtung bedarf vor allem die Auswirkungen über einen längeren Zeitraum mit potenziell schwererer Ausprägung einer Darmbarrierestörung.

Introduction: Cardiac remodeling includes fibrotic processes as an adaptation to stress or myocardial damage and represents a key pathomechanism in heart failure. Atrial fibrosis can disrupt electrical conduction and promote atrial fibrillation. Chronic inflammation, e.g., due to intestinal barrier dysfunction with microbial translocation, contributes to these processes. Protease-activated receptor 1 (PAR1) mediates pro-inflammatory and pro-fibrotic signaling cascades, as well as increased intestinal permeability. Since murine platelets do not express PAR1, mice are suitable for studying coagulation-independent PAR1 effects. This study aims to investigate the early phase of intestinal barrier dysfunction with systemic inflammation and consecutive cardiac remodeling and its modulation by PAR1 antagonization. Methods: Animal studies: 35 ApoE(-/-)-mice, serving as a model of a high cardiovascular risk with atherosclerosis and metabolic syndrome, were fed for six weeks with standard chow (control), a Western diet (WD), or WD + Vorapaxar (VPX), a selective PAR1 antagonist. The expression of mRNA markers for inflammation and fibrosis was analyzed in the intestine and atria. Plasma markers of systemic inflammation were also assessed. Additionally, ten C57BL/6 mice were infected with Helicobacter hepaticus, with one group receiving an IL-10 receptor (IL-10R) blockade to induce colitis. After nine days, gene expression in the atria was analyzed. Cell culture: Human aortic endothelial cells under turbulent flow conditions were treated with VPX. Results: ApoE(-/-)-mice: WD induced local inflammation in certain intestinal segments with increased mRNA expression of adhesion molecules and TNF-α. VPX attenuated this effect. No structural or functional intestinal barrier dysfunction was evident, but indirect markers such as increased CD14 and LBP, as well as reduced epithelial regeneration, were observed. Plasma levels of pro-inflammatory cytokines were elevated under WD but mitigated by VPX. In atrial tissue, WD led to increased inflammation and expression of pro-fibrotic genes, which seemed to be reduced by VPX. Anti-IL-10R/H. hepaticus-mice: Atrial tissue exhibited a trend toward increased expression of inflammatory and pro-fibrotic markers. Cell culture: VPX had no effect on endothelial activation under flow conditions. Conclusion: The results suggest a beneficial effect of PAR1 antagonization on local inflammation in the intestine and atria, pro-fibrotic processes, and systemic inflammation. This could represent a potential approach for preventing chronic cardiovascular diseases. Further studies are needed to investigate long-term effects, particularly in the context of more severe intestinal barrier dysfunction.