Analyse der extrazellulären Matrix sowie der Expression von Zytokinen bei enteroviraler Myokarditis bei BALB/c Mäusen unter Behandlung mit Interleukin-4

Abstract

Die extrazelluläre Matrix des Myokards, besonders die Kollagene Typ I und Typ III, stellen neben dem kontraktilen Apparat einen entscheidenden Faktor für die Dehnbarkeit, die Elastizität und somit für die systolische und diastolische Funktion des Myokards dar. Der Einfluss der Zytokine auf die Umgestaltung der extrazellulären Matrix bei viraler Myokarditis und bei dilatativer Kardiomyopathie ist bislang nicht ausreichend geklärt. In der vorliegenden Studie wurden 8 unbehandelte Kontrollmäuse und 8 Coxsackievirus B3-infizierte Mäuse (intraperitoneale Behandlung mit 1,5x10 PFU CB3V vom Nancy strain) untersucht. Für eine Induktion einer TH2-Zell- abhängigen T-Zell-Antwort wurden weitere 4 Kontrolltiere und 12 infizierte Tiere mit 200ng/die i.p. Interleukin-4 behandelt. (Die infizierten Tiere wurden in 3 Versuchsgruppen vom 1.-5., vom 6.-10. und vom 1.-10. Versuchstag mit IL-4 behandelt.) Der Erfolg der Virusinfektion wurde durch Nachweis von Virus-RNA im Herzmuskel mittels Nested-PCR verifiziert, die Auswirkungen der IL-4-Behandlung wurden durch die Analyse der Hämodynamik (LVsP, dP/dt max, dP/dt min und Herzfrequenz) charakterisiert. Mittels semiquantitativer RT-PCR wurde die Genexpression von Kollagen Typ I und Typ III (Kol I und Kol III) sowie von TNF-α und INF-γ zwischen den verschiedenen Versuchsgruppen verglichen und an der Expression von β-Aktin relativiert. Weiterhin wurden für Kol I die lokale Expression der mRNA im Myokard mittels in-situ-Hybridisierung und der Proteingehalt mittels Western Blot analysiert. Alle Untersuchungen wurden am 10. Tag der Infektion im akuten Stadium der Virusmyokarditis durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten eine deutliche Induktion des extrazellulären Remodeling durch die Infektion. Dabei konnten keine signifikanten Veränderungen der mRNA- Expression gefunden werden, jedoch konnte eine posttranslationale Degradation von Kol I mittels Western Blot nachgewiesen werden. Diese Degradation scheint induziert durch eine deutliche Erhöhung von TNF-α und INF-γ, die wiederum matrixabbauende MMPs induzieren. Unter Behandlung mit IL-4 sank die Expression von TNF-α und INF-γ, verbunden mit einer deutlichen Verbesserung der hämodynamischen Parameter, so dass vermutet werden kann, dass die Induktion einer TH2-abhängigen Immunantwort durch IL-4 pathologisches, myokardiales Remodeling bei akuter, viraler Myokarditis hemmt.

Objective: Myocardial collagen degradation is regulated by matrix metalloproteinases (MMPs) and tissue inhibitors of matrix metalloproteinase (TIMPs). The possible relevance of inflammatory induction in association with MMPs was investigated in a murine coxsackievirus B3 myocarditis model. Methods: Hearts from viral infected BALB/c mice were analyzed by semi- quantitative RT-PCR, Western blot analysis, and in-situ-hybridization. Results: In viral infected mice, both mRNA and protein abundance for collagen type I remained unaltered. However, degraded soluble fraction of collagen type I protein was increased, which was shown by Western blot analysis. Moreover, the mRNA abundance for MMP-3 and MMP-9 was up regulated, whereas the mRNAs for TIMP-1 and TIMP-4 were down regulated, associated with significantly increased mRNA levels of tumor necrosis factor-α and interferon-γ. Conclusion: The increment of tumor necrosis factor-α and interferon-γ may lead to a dysregulation of the myocardial MMP/TIMP systems, followed by functional defect of the myocardial collagen network by posttranslational mechanisms. This may contribute significantly to the development of left ventricular dysfunction in murine viral myocarditis.