Open Access

Freerk Prenzel

• Als Folge eines akuten Myokardinfarktes kommt es zu einem Anstieg der intrazellulären Ca2+-Konzentration assoziiert mit einer Aktivierung der kardialen Cysteinproteasen Calpain I und II. Diese scheinen in der Pathogenese von Gewebeschäden und Nekrose nach Myokardinfarkt eine wesentliche Rolle zu spielen. Darüber hinaus gibt es Hinweise auf eine Beteiligung von Calpain I bei kardialen Umbauprozessen nach Infarkt. Calpaininhibitoren könnten daher in der Therapie des Myokardinfarkts erfolgreich eingesetzt werden. Unter den Bedingungen einer kardialen Ischämie konnte bei einigen dieser Substanzen eine kardioprotektive Wirkung demonstriert werden. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde ein Aktivitätsprofil der beiden Calpainformen im infarzierten und nicht-infarzierten Myokard erstellt und die Auswirkungen des Calpaininhibitors CAL 9961 in vitro und in vivo untersucht. Hierzu wurde an Ratten durch permanente Ligation der linken Koronararterie ein akuter Myokardinfarkt induziert. Ein, 3, 7 und 14 Tage nach Infarkt wurden Calpain I und II aus Gewebehomogenaten von interventrikulärem Septum (IS) und linker, freier Ventrikelwand (LVFW) mittels Chromatographie auf DEAE-Sepharose getrennt. Die Aktivität wurde in scheinoperierten und Infarkt-induzierten Tieren mit chronischer Placebo- oder CAL 9961-Therapie mithilfe eines Enzymassays mit synthetischem Substrat gemessen. Die Therapie wurde 3 Tage vor Infarktinduktion begonnen. Calpain I-Aktivität erreichte 14 Tage nach Infarkt höchste Werte im nicht-infarzierten Myokard (IS), während die maximale Calpain II-Aktivität 3 Tage nach Infarktereignis im infarzierten Herzgewebe (LVFW) gemessen wurde. In Experimenten in vitro hemmte CAL 9961 beide Calpainformen vollständig. In vivo verhinderte eine chronische Therapie mit CAL 9961 bei Tieren mit Myokardinfarkt teilweise den Anstieg der Calpain I-Aktivität im nicht-infarzierten Gewebe (IS) und reduzierte die Calpain II-Aktivität im infarzierten Myokard (LVFW) auf das Level scheinoperierter Tiere. Die in dieser Dissertation erbrachten Ergebnisse zeigen, dass die kardialen Calpaine I und II nach einem akuten Myokardinfarkt aktiviert werden, sich ihre Aktivierung jedoch innerhalb des Myokards zeitlich und regional unterscheidet. Die chronische Inhibition dieser Enzyme könnte die Calpain-vermittelten Gewebeschäden limitieren und zur Erhaltung der strukturellen Integrität des Myokards nach Infarkt beitragen.
• The calpains have been proposed to be activated following cardiac ischemia and to contribute to myocyte damage after myocardial infarction (MI). In this study, the activity of calpains I and II in the infarcted and non-infarcted rat myocardium and the action of the selective calpain inhibitor, CAL 9961, has been investigated. MI was induced by permanent ligation of the left coronary artery. One, 3, 7 and 14 days post MI, the enzymes calpain I and II were separated from homogenates of the interventricular septum (IS) and left ventricular free wall (LVFW) by chromatography on DEAE-Sepharose. The activity of the calpains was measured in sham-operated and MI animals chronically treated with placebo or CAL 9961 (15mg kg‾1 d‾1 s.c.) in a synthetic substrate assay. Treatment was started 3 days before MI induction. Calpain I activity reached highest values in IS 14 days post MI, whereas maximum activity of calpain II was measured in LVFW 3 days post MI. In experiments in vitro, CAL 9961 completely inhibited both calpains. In vivo, chronic treatment of MI animals with CAL 9961 partially prevented the increase in calpain I activity in IS and reduced calpain II activity in LVFW to sham levels. Our findings demonstrate that calpains I and II are activated after MI, however, both enzymes differ in their regional and temporal activation within the infarcted myocardium. Chronic inhibition of these enzymes with CAL 9961 might limit the calpain-induced myocardial damage and preserve cardiac structural integrity post MI.