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Das Krankheitsbild der Sepsis zählt zu den Haupttodesursachen weltweit. Die Sepsis-induzierte Kardiomyopathie, erstmalig 1984 beschrieben, ist eine Begleiterkrankung der Sepsis, für die es keine spezifische Therapie gibt. Die Pathogenese der septischen Kardiomyopathie ist weitestgehend unklar. Mehrere Einflussfaktoren werden diskutiert. Das Zytokin Interleukin-6 (IL-6) wird während der Sepsis im menschlichen Organismus vermehrt gebildet und ist mit der Schwere der Sepsis assoziiert. Sein Einfluss auf die Herzmuskulatur und sein Anteil an der Ausbildung einer Sepsis-induzierten Kardiomyopathie ist bisher ungeklärt. Weiterhin ist nicht bekannt, ob die Hemmung der IL-6 Wirkung auf die Herzmuskulatur einen protektiven Effekt aufweist. Die vorliegende Arbeit konnte einen negativen Einfluss von IL-6 über den gp130 Rezeptor auf Kardiomyozyten in vitro und das Herz in vivo nachweisen. So zeigten in vitro Untersuchungen, dass IL-6 die Expression von Stress-assoziierten Genen im Herzen steigert. Zudem konnte gezeigt werden, dass IL-6 die kontraktile Funktion von adulten Ratten-Kardiomyozyten reduziert. Um die Hypothese zu überprüfen, dass IL-6 die Entstehung einer Sepsis-induzierten Kardiomyopathie fördert, wurde in männlichen in Herzmuskelzell-spezifischen gp130 Knockout (cKO) und gp130 WT Geschwistermäusen eine polymikrobielle Sepsis induziert und die Herzfunktion und die Expression kardialer Stressmarker und mitochondrialer Gene nach 24 Stunden quantifiziert. Zusätzlich wurde die mitochondriale Funktion in den Herzen dieser Tiere mittels Respirometrie untersucht. Die Induktion der Sepsis erfolgte durch die Ausführung einer zökalen Ligatur und Punktion (engl. cecal ligation and puncture, CLP). Als Kontrolle dienten Schein (engl. Sham-) operierte Mäuse. Echokardiographisch konnte nach 24 Stunden eine kardiale Dysfunktion in den septischen gp130 WT Mäuse nachgewiesen werden, welche die septischen gp130 cKO Mäuse nicht zeigten. Die Expression mitochondrialer Gene war in den Herzen der septischen WT Mäuse, jedoch nicht der gp130 cKO Mäuse fehlreguliert.
Die Respirometrie-Messungen wiesen eine signifikant reduzierte Sauerstoffdurchflussrate der Atmungskette der Mitochondrien in den Herzen der septischen gp130 WT Mäusen im Vergleich zu Sham-Tieren nach, was für eine verschlechterte Mitochondrien Funktion spricht. Eine Verschlechterung der
mitochondrialen Funktion konnte in den Herzen der Gp130 cKO Mäuse nicht nachgewiesen werden.
Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass erhöhte IL-6 Spiegel in der Sepsis über den gp130 Rezeptor auf den Herzmuskelzellen zu einer mitochondrialen Dysfunktion im Herzen führt, was an der Entwicklung einer Sepsis-induzierten Kardiomyopathie beteiligt sein könnte.
In früheren Studien gelang der Nachweis der Expression eines alternativen Renin-Transkripts im kardialen Gewebe, dessen Konzentration nach Eintritt eines Herzinfarktes deutlich anstieg. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Funktionalität dieses alternativen Renin-Transkripts, mit besonderem Augenmerk auf den Einfluss des Renins hinsichtlich Wachstum und Metabolismus von Herzzellen. In Abhängigkeit vom jeweiligen Promotor des kardialen Renin-Gens enstehen zum einen das sekretorische Exon(1-9)Renin und zum anderen das nicht sekretorische Exon(2-9)Renin, welches zytosolisch gebildet und in der mitochondrialen Fraktion gespeichert wird. Die funktionellen Bedeutungen des nicht-sekretorischen Renins sind bisher nicht gesichert. Aus früheren Beobachtungen ist jedoch bekannt, dass nach einer kardialen Ischämie die Konzentrationen der nicht-sekretorischen Renin-Transkripte erhöht sind und somit hypothetisch von einem Einfluss auf postischämische Prozesse ausgegangen werden kann. Zur Untersuchung dieser Hypothese etablierten wir mittels der H9c2-Zelllinie ein geeignetes Zellmodell, welches uns durch Überexpression der Exon(1A-9)Renin-, Exon(2-9)Renin-bzw. Exon(1-9)Renin-Transkripte die Möglichkeit gab, funktionelle Besonderheiten der Prorenine auf Rattenherzzellen zu untersuchen. Dabei konnte eindrucksvoll belegt werden, dass die unterschiedliche Lokalisation der Prorenine die Funktionalität der Kardiomyoblasten massgeblich beeinflusst. So führte die Exon(1-9)Renin-Überexpression zu Veränderungen der metabolischen Aktivität, Hypertrophie und Nekrose. Im Gegensatz dazu kam es bei der Exon(2-9)Renin-Überexpression eher zum Schutz vor Nekroseprozessen. Die beobachteten Effekte lassen sich dabei sowohl bei den Exon(2-9)Renin- als auch bei den Exon(1-9)Renin-transfizierten Zellen auf eine direkte, ANG II-unabhängige Wirkung zurückführen. Das sekretorische Prorenin kann zweifelsfrei pro-inflammatorisch, pro-apoptotisch, pronekrotisch und damit schädigend wirken. Die vorliegende Arbeit weist jedoch nach, dass vom selben Renin-Gen, welches für dieses sekretorische Prorenin kodiert, ein zweites Transkript abgelesen wird, dessen Exon(2-9)Renin intrazellulär verbleibt und antinekrotisch (und damit protektiv) wirkt.