dc.contributor.author
Kluge, Michael
dc.date.accessioned
2018-06-07T22:20:42Z
dc.date.available
2015-08-17T11:22:24.265Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/9155
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-13354
dc.description.abstract
Störungen der intrazellulären Ca2+-Homöostase, insbesondere der Ca2+-Transport
über die SR-Ca2+-ATPase (SERCA2a) in das Sarkoplasmatische Retikulum (SR) und
der Ca2+-Transport über das Sarkolemm durch den Na+/ Ca2+-Austauscher (NCX)
sind maßgeblich für die Entwicklung einer kontraktilen Dysfunktion in
hypertrophierten und insuffizienten Herzen verantwortlich. Sowohl in
zahlreichen tierexperimentellen Untersuchungen als auch in humanen
insuffizientenHerzen konnten eine verminderte SERCA2a-Expression sowie eine
gesteigerte NCX-Aktivität bzw. -Funktion nachgewiesen werden. Darüber hinaus
spielen Veränderungen der Ca2+-Homöostase eine entscheidende Rolle bei der
Entstehung von myokardialen Ischämie-Reperfusionsschäden. Durch die
Untersuchungen an einem neu generierten doppelt transgenenen hypertensiven
SERCA2a/ Ren2-Rattenmodell (SERen) wurde in dieser Arbeit der potentiell
mögliche Einfluss einer zusätzlichen Expression eines SERCA2a-Transgens auf
die Herzfunktion von (mREN2)27-transgenen Ratten (REN2) mit monogenetisch-
bedingter Hypertonie untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass die im
Vergleich zu normotensiven, nicht transgenen Kontrolltieren (NTG) gefundene
ca. 30%-ige Hypertrophie, die ca. 2-fach erhöhte NCX-Aktivität sowie die um
48% erhöhten Gewebespiegel des Fibrosemarkers Hydroxyprolin des linken
Ventrikels von heterozygoten Ren2 durch die zusätzliche Expression des SECA2a-
Transgens in den doppelt transgenen SERen-Tieren nicht verändert wurden. Die
unter normoxischer Perfusion gemessenen maximal entwickelten
linksventrikulären Drucke (LVdP) sowie die maximalen Druckanstiegs-
(+-dP/dtmax) und Abfallsgeschwindigkeiten (-dP/dtmax) belegen für die beiden
transgenen Versuchsgruppen Ren2 und SERen das Vorliegen einer kompensierten
linksventrikulären Dysfunktion. Dabei dominieren diastolische
Funktionsstörungen. Eine entsprechende signifikante Erhöhung des diastolischen
Zeitparameters Tau (τ) in Ren2 und SERen gegenüber NTG zeigte eine stärkere
Beeinträchtigung der späten Relaxation. Eine Beeinflussung der kardialen
Funktion durch die zusätzliche SERCA2a-Expression in SERen konnte nicht
nachgewiesen werden. Ren2 und SERen zeigten im Vergleich zu NTG signifikant
niedrigere Herzfrequenzen. Dies kann im Sinne der bei Ratten bestehenden
negativen Kraft-Frequenz-Beziehung als Kompensationsmechanismus der
hypertrophierten Herzen in den transgenen Versuchsgruppen gewertet werden. Die
Messung der NCX-Aktivität an Grobmembranpräparaten ergab signifikant höhere
Werte für Ren2 und SERen gegenüber NTG ohne Hinweise einer Beeinflussung der
NCX-Aktivität unter SERCA2a-Überexpression. Nach den ersten 10 Minuten
Ischämiezeit zeigte sich ein unerwartet starker Anstieg des linksventrikulären
enddiastolischen Drucks (LVEDP) in der Kontrollgruppe auf Werte von 70 mmHg
gegenüber Werten um 35 mmHg in den beiden transgenen Versuchsgruppen. Am Ende
der Reperfusion wurden im Vergleich zu den jeweiligen präischämischen
Ausgangswerten um 8-fach erhöhte LVEDP-Werte der NTG Gruppe bei nur 4-facher
Erhöhung der Werte in der Ren2- und SERen-Gruppe gemessen. Ein möglicher
Erklärungsansatz stellen veränderte Stoffwechselprozesse mit erhöhtem
Glycogenumsatz und gesteigerter anaerober Glykolyseaktivität mit
resultierender Verminderung der Ca2+-Affinität des Troponin C in
hypertrophierten Kardiomyozyten dar. Während des gesamten
Reperfusionszeitraums zeigten sowohl Ren2 als auch SERCA2a signifikant höhere
auf das linksventrikuläre Feuchtgewicht (LVW) normierte LVdP Werte. Auch für
+dP/dtmax, und -dP/dtmax wurden für beide transgenen Versuchsgruppen
signifikant höhere Werte gemessen. Diese Ergebnisse sind im Zusammenhang mit
dem deutlich stärkeren LVEDP-Anstieg in der nicht transgenen Kontrollgruppe zu
sehen, sprechen aber insgesamt für eine größere Toleranz gegenüber Ischämie
und Reperfusionsepisoden in beiden transgenen Versuchsgruppen. Auch in der
Reperfusionsphase konnten anhand der auf LVdP normierten +dP/dtmax,- und -dP
/dtmax-Werte Hinweise für das Überwiegen einer diastolischen, kompensierten
Dysfunktion in der Ren2- und SERen-Gruppe gefunden werden. Ein positiver
Einfluss der SERCA2a-Überexpression mit verminderter intrazellulärer
Ca2+-Überladung konnte nicht gesehen werden. Unter Perfusion mit Isoproterenol
nach erfolgten Ischämie-Reperfusionsversuchen konnten anhand der LVdP- und ±dP
/dtmax-Werte Hinweise für eine herabgesetzte β-adrenerge Stimulierbarkeit der
Ren2- und SERen-Gruppe gegenüber NTG gefunden werden. Auch unter β-Rezeptor-
Stimulation ergaben sich keine signifikanten Unterschiede der kontraktilen
Parameter zwischen Ren2 und SERen.
de
dc.description.abstract
Altered SERCA2-mediated sarcoplasmic reticulum Ca²+-transport may contribute
to impaired Ca2+cycling and contractile dysfunction in hypertension-induced
heart hypertrophy. The aim of the study was to examine whether additional
expression of a SERCA2a transgene in hypertensive (mRen2)27-transgenic rats
(Ren2) is capable of modifying both cardiac function and remodelling. Ren2 and
double transgenic Ren2/SERCA2 rats (SERen) were generated by interbreeding of
homozygous Ren2 males and heterozygous SERCA2-transgenic females. Wild-type
Sprague-Dawley rats (NTG) were used as controls. The pressure (P) in the left
ventricle (LV) of isolated Langendorff-perfused hearts of 30-34 weeks old
males was measured during constant perfusate flow and a subsequent 20 min
lasting global (zero-flow) ischemia (I) followed by 40 min of reperfusion (R).
Thereafter, hearts were then dissected, weighted, frozen in liquid N2 and
stored at -80°C for later analyses. For P measurements, a liquid filled
balloon (filling pressure 10-12 mmHg) connected to a pressure recording PC-
based system was used. Cardiac SERCA2a mRNA levels were 1.7-fold higher in
SERen compared to Ren2 (p<0.05). The latter levels did not differ from NTG.
Compared to NTG, increased sarcolemmal Na+/Ca2+ activities of +78% and +96%,
relative LV wet weights of +33% and +29% as well as LV OH-proline of +34% and
+48% were found in SERen and Ren2, respectively (p<0.05 vs. NTG each). The
hearts of SERen and Ren2 developed a 1.2-fold higher maximal LV pressure
(LVdP) but +dP/dtmax/LVdP values did not differ between all groups. Notably,
-dP/dtmax/LVdP values were reduced by 14% in both SERen and Ren 2 (p<0.05 vs.
NTG) indicating diastolic dysfunction. This finding was confirmed in 5 Hz-
paced hearts. The hearts of both transgenic groups were less susceptible to
I/R injury than those of NTG. Thus, the maximum ischemic contracture of NTG
was 2.2- and 2.4-fold higher than in SERen and Ren2, respectively. During
reperfusion, the latter reached pre-ischemic LVdP values, but LVdP did not
exceed 75% of the pre-ischemic level in reperfused NTG hearts. By contrast,
I/R-injured hearts of NTG exhibited a distinct positive inotropic response to
ß-adrenergic stimulation with 20 nM isoproterenol which was lacking in SERen
and Ren2. Thus, additional expression of a SERCA2a transgene in hypertensive
Ren2 does not modify the degree of LV hypertrophy, fibrosis and diastolic
dysfunction. This holds also true for the attenuated functional I/R injury of
Langendorff-perfused Ren2 hearts.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
SERCA2-transgene
dc.subject
calcium transport
dc.subject
myocardial hypertrophy
dc.subject
isolated heart
dc.subject
retrograde perfusion
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Vergleich der kontraktilen Funktion isolierter perfundierter Herzen mRen2
transgener und mRen2/SERCA2 doppelt transgener Ratten bei Normoxie, globaler
Ischämie und Reperfusion
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2015-09-04
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000099449-3
dc.title.translated
Contractile function of isolated hearts from mRen2 transgenic and mRen2/SERCA2
double transgenic rats in normoxia and ischemia/reperfusion
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000099449
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000017181
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access