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Plasma levels of myeloid differentiation factor-2 (MD-2), a co-receptor of toll-like-receptor 4 (TLR4), independently predict mortality in patients with dilated cardiomyopathy (DCM). We tested whether monocyte activation by MD-2 contributes to immune activation and inflammatory status in DCM patients. We found increased MD-2 plasma levels in 25 patients with recent-onset DCM (1250 ± 80.7 ng/ml) compared to 25 age- and gender-matched healthy controls (793.4 ± 52.0 ng/ml; p < 0.001). Monocytes isolated from DCM patients showed a higher expression (141.7 ± 12.4%; p = 0.006 vs. controls) of the MD-2 encoding gene, LY96 and an increased NF-κB-activation. Further, the TLR4-activator lipopolysaccharide (LPS) caused a higher increase in interleukin (IL)-6 in monocytes from DCM patients compared to controls (mean fluorescence intensity: 938.7 ± 151.0 vs. 466.9 ± 51.1; p = 0.005). MD-2 increased IL-6 secretion in a TLR4/NF-κB-dependent manner in monocyte-like THP-1-cells as demonstrated by TLR4-siRNA and NF-κB-inhibition. Since endothelial cells (ECs) are responsible for recruiting monocytes to the site of inflammation, ECs were treated with MD-2 leading to an activation of Akt and increased secretion of monocyte-chemoattractant-protein-1 (MCP-1). Activation of ECs by MD-2 was accompanied by an increased expression of the adhesion molecules CD54, CD106 and CD62E, resulting in an increased monocyte recruitment, which was attenuated by CD54 inhibition. In addition, in murine WT but not LY96-KO bone marrow-derived macrophages LPS increased the amount of CD54 and CD49d/CD29. MD-2 facilitates a pro-inflammatory status of monocytes and EC-mediated monocyte recruitment via TLR4/NF-κB. Elevated MD-2 plasma levels are possibly involved in monocyte-related inflammation-promoting disease progression in DCM. Our results suggest that MD-2 contributes to increasing monocytic inflammatory activity and triggers the recruitment of monocytes to ECs in DCM.
Bei der DCM führt eine ausgeprägte Dilatation einer oder beider Herzkammern zu einer fortschreitenden Herzinsuffizienz, wobei oft nur eine Herztransplantation die einzige Heilungsoption darstellt. Die Immunadsorption bietet bei der Behandlung der dilatativen Kardiomyopathie eine Therapieoption, welche neben der konventionellen medikamentösen Herzinsuffizienztherapie in der Pathophysiologie dieser Erkrankung angreift. Kardiotrope Autoantikörper als Folge eines inflammatorischen Autoimmunprozesses können hierbei effektiv ausgewaschen werden. In der vorliegenden Arbeit sollte der Einfluss der Immunadsorption auf die klinische Entwicklung bei DCM-Patienten über ein Jahr, in Abhängigkeit von verschiedenen Charakteristika untersucht werden. Ausserdem wurde experimentell die Wirkung von IgG-Fraktionen dieser Patienten auf isolierte Rattenkardiomyozyten vor der Immunadsorption und im Verlauf untersucht. Es sollte eine Aussage über den Effekt der Immunadsorption nach einem Jahr, besonders profitierende Patientenkollektive sowie die Korrelation von klinischer Entwicklung und messbarem Kontraktions- und Kalziumtransientverhalten an isolierten Rattenkardiomyozyten getroffen werden. Es wurden dafür jeweils die IgG-Fraktionen des Plasmas der DCM-Patienten vor der Immunadsorption, am 5.Tag nach der Intervention sowie im Verlauf nach 3, 6 und 12 Monaten unter einem Fluoreszenzmikroskop über isolierte Rattenkardiomyozyten geleitet. Nach einer Inkubationszeit von 5 Minuten wurde der kardiotrope Effekt evaluiert und ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass einige Patientenproben einen negativ-inotropen, andere hingegen keinen Effekt auf das Kontraktionsverhalten der Zellen hatten. Es konnte gezeigt werden, dass vor und nach Immunadsorption eine Korrelation zwischen der klinischen Entwicklung der Patienten und experimentellen Ergebnissen besteht. Die negative-inotrope Gruppe zeigte im Verlauf deutlichere Verbesserungen hinsichtlich der linksventrikulären Pumpfunktion (LVEF) und Verminderung der linksventrikulären Dilatation. Beide Gruppen profitieren von der Immunadsorption, betrachtet man die klinische Einschätzung der Herzinsuffizienz (NYHA-Stadien) und Spiroergometriedaten. Ältere Patienten konnten nach Immunadsorption einen stärkeren Anstieg der LVEF verzeichnen als Jüngere. Es wurden Hinweise gefunden, dass eine kurze Krankheitsdauer eine schlechtere LVEF und einen höheren kardiodepressiven Effekt mit sich bringt. Außerdem scheint ein initial hoher Inflammationsgrad (MHC-II-Grad) einen nur geringen LVEF-Anstieg im Verlauf zu bewirken. Es wurden kein Einfluss des Geschlechtes oder einer Virusinfektion auf den Verlauf klinischer und experimenteller Parameter nachgewiesen. Es konnte gezeigt werden, dass eine erneut zunehmende negative Inotropie nach 12 Monaten beobachtet werden konnte.
Immunadsorption (IA) und nachfolgende Immunglobulin (Ig)-Substitution stellen eine ergänzende Therapie für Patienten mit dilatativer Kardiomyopathie (DCM) dar. Dieser Therapieansatz verbessert nicht nur die Pumpfunktion sondern beeinflußt den Entzündungsprozess als mögliche Ursache der ventrikulären Dysfunktion bei der DCM. In die Studie wurden 25 Patienten mit einer Ejektionsfraktion (EF) < 30%, NYHA III-IV unter einer stabilen Medikation eingeschlossen. Davon wurden 12 randomisiert einer IA mit nachfolgender Ig-Substitution in monatlichen Abständen über drei Monate zugeführt. Vor und nach IA wurden rechtsventrikuläre Biopsien entnommen, ebenso bei 13 Patienten (Kontrolle) ohne IA. Es wurden anti-CD 3, -CD 4, -CD 8, -LCA und HLA-Klasse II- Antikörper verwendet. Zwei unabhängige Untersucher zählten die immunpositiven Zellen und bestimmten den Fibrosegrad sowie die HLA-Klasse II-Expression. IA und IgG-Substitution verbessern signifikant die linksventrikuläre EF und reduzieren den ß-Rezeptor-Autoantikörper. Im Vergleich zum Ausgangsbefund und zur Kontrolle wurde die Zahl CD 3-, CD 4-, CD 8- und LCA-positiver Zellen signifikant vermindert. Parallel zur Zahl der Entzündungszellen nimmt die HLA- Klasse Il-Expression ab. In beiden Gruppen wurde keine Veränderung des Fibrosegrades im Beobachtungszeitraum gesehen. IA und nachfolgende Ig-Substitution mildern den entzündlichen myokardialen Prozess bei der DCM.
Die Immunadsorption stellt eine zusätzliche Therapieform zur Stabilisierung und Verbesserung der Herzfunktion bei einem Teil der Patienten mit Dilatativer Kardiomyopathie dar. Die Untersuchungen der Mechanismen für die möglichen Veränderungen der Hämodynamik unter der Immunadsorption in Bezug auf die dabei eliminierten Antikörper ist Thema dieser Arbeit, die sich dabei eines in vitro-Screenings der Antikörper bediente, das teilweise der Immunadsorption nachempfunden wurde.Von 29 Patienten mit DCM wurde vor der Immunadsorption Plasma gewonnen, um damit eine in-vitro-Adsorption, die der Immunadsorption gleichkommt, durchzuführen. Die dabei gewonnen in vitro-Eluate (IgG-Konzentration: 300 mg/l) wurden mittels Fluoreszenzmikroskop auf die Beeinflussung der intrazellulären Kalziumkonzentration und der Kontraktilität untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die in-vitro-Eluate von 19 Patienten dieser Studie (kardiodepressive Gruppe) den Kalziumtransienten und die Kontraktilität von isolierten, feldstimulierten Rattenkardiomyozyten reduzierten, während der andere Teil der DCM-Patienten-in-vitro-Eluate (10) keine oder kaum Effekte aufwiesen(nicht-depressive Gruppe). Daraufhin wurde bei allen Patienten eine Immunadsorptionstherapie durchgeführt mit dem Ergebnis, dass die im Fluoreszenzmikroskop beobachteten Effekte der Antikörper in enger Beziehung zu den hämodynamischen Veränderungen bei der Immunadsorption standen, d. h. die Patienten, die durch die Beeinträchtigung der isolierten Rattenkardiomyozyten durch ihre in-vitro-Eluate zur kardiodepressiven Gruppe geordnet wurden, profitierten vom Entzug dieser durch die Immunadsorption, während die Patienten der nicht depressiven Gruppe kaum Verbesserung in der Hämodynamik erfuhren. So kann vermutet werden, dass die kardiodepressiven Antikörper an der Funktionseinschränkung des Herzmuskels bei einem Teil der Patienten mit DCM beteiligt sind, während sie bei anderen Patienten mit DCM nicht auf diese Weise wirken bzw. ihre Elimination keine Vorteile bringt. Daraufhin folgende Untersuchungen, die die Funktionswege dieser Autoantikörper an den Myozyten weiter definieren bzw. eingrenzen sollten z.B. über den muscarinergen Rezeptor, über das ADP/ATP-Translokatorprotein oder die SR-Ca2+-ATPase konnten keine eindeutige Zuordnung erbringen, deshalb sind weitere Untersuchungen erforderlich, die die Funktionsweise bzw. die Rezeptorstrukturen der Antikörper klären, die zu der Beeinträchtigung der Funktion der Kardiomyozyten führen.