@phdthesis{Schwebe2013, author = {Schwebe, Matthias}, title = {Untersuchungen zum Einfluss des Endothelinsystemes auf die Doxorubicin-induzierte Kardiomyopathie}, institution = {Institut f{\"u}r Pharmakologie}, year = {2013}, abstract = {Das Zytostatikum Doxorubicin besitzt nach wie vor einen hohen Stellenwert in der Therapie maligner Erkrankungen. Die schwerste und gleichzeitig dosislimitierende Nebenwirkung, die bei der Therapie mit Doxorubicin auftreten kann, ist eine Kardiomyopathie. Die Pr{\"a}vention dieser Doxorubicin-induzierten Kardiomyopathie k{\"o}nnte eine effektivere Gestaltung der zytostatischen Therapie erm{\"o}glichen, allerdings sind daf{\"u}r detaillierte Kenntnisse {\"u}ber den Pathomechanismus der Entstehung dieser Herzsch{\"a}digung unabdingbar. Basierend auf der kardioprotektiven Wirkung des dualen Endothelinrezeptorantagonisten (ETA) Bosentan gegen{\"u}ber einer Doxorubicin-Kardiotoxizit{\"a}t im Mausmodell, war das prim{\"a}re Ziel der vorliegenden Arbeit, die Wirkung von Bosentan vergleichend zu einer selektiven Endothelinrezeptor-A- bzw. -B-Blockade mittels Sitaxentan bzw. BQ-788 zu analysieren und zugrunde liegende Mechanismen der Kardioprotektion aufzukl{\"a}ren. Dazu wurde das Konduktanzkatheter-System zur Messung und Auswertung h{\"a}modynamischer Parameter von C57/BL6-M{\"a}usen am Institut f{\"u}r Pharmakologie etabliert, mit Literaturdaten verglichen und mittels Magnetresonanztomographie verifiziert. Nach Herausarbeitung der zur Induktion einer Herzsch{\"a}digung geeigneten Doxorubicin-Dosis von 20 mg/kg KG, wurde im folgenden Tierversuch der Einfluss einer Endothelinrezeptor-Blockade durch die ETAs Bosentan, Sitaxentan und BQ-788 auf h{\"a}modynamische Parameter vergleichend analysiert. Dabei konnte bei allen ETAs ein kardioprotektiver Effekt gegen{\"u}ber der Doxorubicin-Kardiotoxizit{\"a}t nachgewiesen werden. Sitaxentan als hochselektiver Endothelinrezeptors-A-Blocker zeigte eine nur geringf{\"u}gig schlechtere Wirkung auf die H{\"a}modynamik der Versuchstiere. Interessanterweise konnte auch der Endothelinrezeptors-B-Antagonist BQ-788 die Herzfunktion der Doxorubicin-behandelten M{\"a}use in {\"a}hnlichem Ausmaß wie Bosentan und Sitaxentan verbessern, was auf der zus{\"a}tzlichen Endothelin-A1-Rezeptorblockade beruhen k{\"o}nnte. In einem weiteren Schritt konnte der Doxorubicin- und Doxorubicinolgehalt verschiedener Organe der Maus mittels HPLC bestimmt werden. Dabei zeigte sich, dass der kardioprotektive Effekt der ETAs nicht auf einer verringerten Akkumulation von Doxorubicin oder Doxorubicinol im Myokard beruht, da deren kardiale Spiegel unter ETA-Co-Medikation keine signifikanten unterschiede zeigten. Lediglich BQ-788 beeinflusste den Doxorubicin- und Doxorubicinol-Gehalt in manchen Organen etwas st{\"a}rker, was die geringf{\"u}gig schlechtere H{\"a}modynamik erkl{\"a}ren k{\"o}nnte. Um der kardioprotektiven Wirkung der ETAs zugrunde liegende molekulare Prozesse aufzukl{\"a}ren, wurden ausgew{\"a}hlte Gene und Proteine hinsichtlich ihrer Expression und Lokalisation im Myokard bzw. in Kardiomyozyten untersucht. F{\"u}r das mitochondriale Protein ANT1, welches sowohl physiologische als auch pathophysiologische Effekte vermittelt, konnte auf Proteinebene eine verringerte Expression nach Doxorubicingabe ermittelt werden, w{\"a}hrend die ETAs die ANT-Expression wieder normalisierten bzw. erh{\"o}hten, was in der Literatur als kardioprotektiv beschrieben wird. Die ebenfalls kardioprotektiv wirksamen Kinasen Pim-1 und AKT1 zeigten eine gegens{\"a}tzliche Regulation unter Doxorubicin. Der kardiale Gehalt an phosphorylierten AKT1 (pAKT1) wurde durch Doxorubicin signifikant vermindert und durch Bosentan sowie BQ-788 wieder auf das Kontrollniveau angehoben, was bei Sitaxentan nicht zu verzeichnen war. Demnach k{\"o}nnte AKT1 in die kardioprotektive Wirkung von Bosentan und BQ-788 involviert sein. Pim-1 L (44 kDa-Isoform) wurde durch Doxorubicin im murinen Myokard signifikant hoch reguliert, was durch Co-Medikation mit ETAs nahezu vollst{\"a}ndig revertiert wurde und durch den Transkriptionsfaktor STAT3 vermittelt sein k{\"o}nnte. Auch die Lokalisation von Pim-1 unterlag in einem in vitro Kardiomyozyten-Modell (H9c2) einer Regulation durch Doxorubicin mit nukle{\"a}rer Akkumulation der Kinase, was durch die ETAs in unterschiedlichem Ausmaß moduliert wurde. Die Pim-1-Regulation unter Doxorubicin-Gabe k{\"o}nnte dabei einen Schutzmechanismus der Zellen gegen die kardiotoxische Wirkung des Zytostatikums darstellen, welcher unter Co-Medikation mit ETAs nicht mehr n{\"o}tig war, da diese die kardiale Pumpfunktion wieder herstellten. Zus{\"a}tzliche in vitro Untersuchungen zur Viabilit{\"a}t von H9c2-Kardiomyozyten unter Doxorubicin, ETAs und Hemmung von AKT1 und Pim-1 best{\"a}tigten die in vivo Ergebnisse im Mausmodell jedoch nicht. Die vorliegende Arbeit bietet interessante Ans{\"a}tze zur pharmakologischen Pr{\"a}vention der Doxorubicin-induzierten Kardiotoxizit{\"a}t. In einem in vivo murinen Kardiomyopathie-Modell konnte der therapeutische Nutzen von ETAs zur Prophylaxe einer Herzsch{\"a}digung unter Doxorubicin deutlich herausgestellt sowie m{\"o}gliche zugrunde liegende Mechanismen aufgekl{\"a}rt werden. Damit bietet diese Arbeit vielversprechende Ans{\"a}tze f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Untersuchungen zum Einsatz von ETAs als Kardioprotektiva.}, subject = {Doxorubicin}, language = {de} }