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3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym A-Reduktase Inhibitoren (Statine) bewirken hauptsÀchlich die Beeinflussung des Lipidstoffwechsels. Sie besitzen aber auch lipidunabhÀngige (pleiotrope) Effekte, wie z.B. die Verbesserung der Endothelfunktion. Aufgrund ihrer molekularen Struktur kann man zwischen hydrophilen (z.B. Pravastatin) und lipophilen (z.B. Atorvastatin) Statinen unterscheiden. Ziel dieser Arbeit war zu untersuchen, ob eine unterschiedliche Lipophilie die pleiotropen Effekte von Statinen beeinflussen kann. Hierzu wurden Statine mit unterschiedlicher Lipophilie hinsichtlich der endothelialen Proliferation und flussinduzierten Migration charakterisiert sowie deren unterschiedliches Verhalten mit möglichen Signaltransduktionswegen assoziiert.
Ăber Bioimpedanzmessungen (xCelligence) und BrdU-Assays wurde die Proliferation von HUVEC unter Statinen oder in Kombination mit Mevalonat ĂŒber 48 h untersucht. Zur Quantifizierung der flussinduzierten Migration wurden mit einem Flusskammersystem Live Cell Imaging Versuche ĂŒber 15 h durchgefĂŒhrt. In den Versuchen wurden Atorvastatin (ATOR) und Pravastatin (PRA) in den Konzentrationen 0,1 und 1 ”M verwendet. Nach Beendigung der Versuche wurden ĂŒber RT-qPCR und Microarray (Migrationsversuche) Genexpressionsanalysen durchgefĂŒhrt.
ATOR und PRA hatten keinen negativen Einfluss auf die VitalitĂ€t der EC. ATOR zeigte einen positiven Effekt auf die endotheliale Proliferation und fĂŒhrte zu einer Verbesserung der Endothelfunktion unter statischen Bedingungen. Beide Statine zeigten unter Scherstress eine gerichtetere Migration. Allerdings erhöhte nur ATOR die Migration unter pathologischem Scherstress. Weiterhin wurden auch auf Transkriptionsebene Unterschiede festgestellt. Ăber den Microarray konnte mit XBP1 möglicherweise ein neuer Regulator der pleiotropen Statineffekte identifiziert werden.
Zur Vermeidung von In-Stent-Restenosen nach Perkutaner Koronarangioplastie mit Stent-Implantation ist eine optimale Reendothealisierung von groĂer Bedeutung fĂŒr die weitere Prognose des Patienten. Basierend auf den Daten dieser Arbeit scheinen lipophile Statine, wie ATOR, insgesamt besser geeignet zu sein, da sie Proliferation, Migration und Endothelzellfunktion positiv beeinflussen. Diese Erkenntnis könnte u.a. fĂŒr die zukĂŒnftige Entwicklung von Statin-freisetzenden Stents von hoher Bedeutung sein.
Bei der Behandlung atherosklerotischer GefĂ€Ăe mit vaskulĂ€ren Implantaten spielt nicht nur die endotheliale Dysfunktion eine wichtige Rolle. Auch die FĂ€higkeit des Implantatmaterials, sich an die GefĂ€Ăwand anzupassen und dessen BiokompatibilitĂ€t, sind von groĂer Bedeutung. Die Entwicklung von wirkstofffreisetzenden Stents (DES) konnte die Risiken nach Stentimplantation signifikant reduzieren. Jedoch gibt es Hinweise darauf, dass diese polymerbeschichteten DES Ursache fĂŒr die Entstehung von Stent Thrombosen (ST) sein können - eine potentiell tödliche Komplikation. Die mechanischen Eigenschaften eines Materials, das in ein GefÀà eingebracht wird, können einen groĂen Einfluss auf die umliegenden Zellen haben. Die Bedeutung einer solchen VerĂ€nderung in der Umgebung einer Zelle und der Einfluss auf deren mechanische Eigenschaften und biologische Funktionen wird immer hĂ€ufiger als Ursache fĂŒr die Entstehung von In-Stent-Restenose (ISR) und ST diskutiert. Das Endothel dient als einzigartige Barriere zwischen dem flieĂenden Blut und der GefĂ€Ăwand, wodurch es permanent mechanischen Reizen ausgesetzt ist. Mechanosensitive Strukturen auf der ZelloberflĂ€che ĂŒbersetzen diese Stimuli in biochemische Signale. Die anschlieĂende Translation in downstream Effekte moduliert die Zellfunktion. Zu dem mechanosensorischen Komplex um PECAM-1 gehören auch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), welche an der flussabhĂ€ngigen Regulation der NO-Freisetzung beteiligt sind. Im kardiovaskulĂ€ren System werden der GPCR APJ und sein spezifischer Ligand Apelin vor allem von Endothelzellen und endokardialen Zellen exprimiert. Die Apelin-Isoformen Apelin-12 und Apelin-13 wurden in diesem Zusammenhang bisher als bioaktiv beschrieben. Obwohl das apelinerge System in vielen vaskulĂ€ren Endothelzellen exprimiert wird, wurde es bisher nicht als ĂbertrĂ€ger mechanischer Reize in Betracht gezogen. In diesem Kontext ist das Ziel der vorliegenden Arbeit, zunĂ€chst die physiologische Rolle des Apelin/APJ-Systems als Mechanotransducer in humanen Endothelzellen in einem in vitro Zellperfusionsystem zu charakterisieren. Weiterhin soll der Einfluss von Stentpolymeren auf die Zellfunktion und die endotheliale Mechanotransduktion untersucht werden.
Die Sepsis ist die Haupttodesursache auf nicht kardiologischen Intensivstationen mit einer MortalitĂ€t zwischen 30-50%. Auf Grund der epidemiologischen Entwicklung unserer Gesellschaft, einer Indikationsausweitung invasiver und operativer Verfahren sowie steigender Antibiotikaresistenzen und immunsuppressiver Therapien ist die Inzidenz der Sepsis steigend. ForschungsbemĂŒhungen zur Verbesserung der Sepsistherapie haben in den letzten Jahrzehnten immer wieder erfolgsversprechende prĂ€klinische Ergebnisse in in vitro und in vivo Modellen aufzeigen können. Die Translation in den klinischen Alltag ist dabei jedoch zumeist gescheitert. Die aktuelle Sepsistherapie basiert somit nach wie vor auf den kausalen SĂ€ulen der Fokuskontrolle und antimikrobiellen Therapie. Intensivmedizinische MaĂnahmen wie die hĂ€modynamische Stabilisierung oder die DurchfĂŒhrung von Organersatzverfahren können definitionsgemÀà nicht mehr der kausalen, sondern nur noch der supportiven oder gar adjunktiven Therapie zugeordnet werden. In den letzten Jahren ist die Alteration der endothelialen Barriere im Rahmen systemisch entzĂŒndlicher Prozesse mit der Ausbildung eines sogenannten âCapillary leakage syndromeâ mit konsekutiver Ausbildung eines Multiorganversagens auf Grund einer Organminderperfusion zunehmend in den Fokus der Grundlagenwissenschaft gerĂŒckt. Trotz dieser enormen pathophysiologischen Bedeutung ist bis heute noch keine Therapieform zur Stabilisierung der Endothelbarriere in septischen Patienten etabliert. Der parazellulĂ€re Spalt der endothelialen Barriere wird durch Adherens- und Tight Junctions abgedichtet, wobei das AdhĂ€sionsprotein Ve-cadherin die Hauptkomponente darstellt und somit die entscheidende Rolle in der endothelialen IntegritĂ€t einnimmt. DarĂŒberhinaus ist Ve-cadherin in die Endothel-Leukozyten-Interaktion, sowie der makromolekularen PermeabilitĂ€t partizipiert und kann zusĂ€tzlich als Rezeptor fĂŒr das Fibrinspaltprodukt Bbeta 15-42 dienen. Petzelbauer et al. konnten zeigen, dass eine synthetisch hergestellte Bbeta 15-42 Sequenz (FX06) den Reperfusionsschaden in einem Tiermodell des Herzinfarktes durch eine verminderte leukozytĂ€re Transmigration als Resultat der kompetitiven Interaktion mit Ve-cadherin signifikant reduzieren konnte. In der hier vorliegenden Arbeit wurde der Hypothese nachgegangen, ob FX06 das Ăberleben in einem Modell der murinen polymikrobillen Sepsis, Colon ascendens Stent Peritonitis, durch eine Stabilisierung der endothelialen Barriere verbessern kann. Des Weiteren wurde der Einfluss von FX06 auf die systemische Zytokinfreisetzung untersucht. Die gewonnen Daten zeigen, dass es durch die Applikation von FX06 zu einer Stabilisierung der Endothelbarriere, vor allem in der Lunge, kommt und somit auch das Ăberleben signifikant verbessert ist. Das Zytokin- und Chemokinprofil wird dabei nicht durch FX06 beeinflusst. Zusammenfassend lĂ€sst sich festhalten, dass FX06 einen möglichen neuen therapeutischen Ansatz zur Stabilisierung der Endothelbarriere darstellt und somit das Ăberleben in der polymikrobiellen Sepsis verbessern könnte. Zu Evaluierung des genauen Wirkmechanismus von FX06, sowie möglichen Nebenwirkungen und Dosisfindungskurven bedarf es weiterer intensiver Forschungsanstrengungen.
Die vorliegende kumulative Promotionsarbeit basiert auf drei Originalmanuskripten, die am Ende der Arbeit eingebunden sind. Arterielle Hypertonie ist eine der hĂ€ufigsten Erkrankungen bei Erwachsenen in Deutschland und ein wichtiger PrĂ€diktor fĂŒr kardiovaskulĂ€re MorbiditĂ€t und MortalitĂ€t. Das Renin-Angiotensin-Aldosteron System (RAAS) nimmt bei der Blutdruckregulation sowie bei der Aufrechterhaltung des Wasser- und Elektrolythaushalts eine SchlĂŒsselrolle ein. Das RAAS kann durch verschiedene Ursachen gestört werden und dadurch zum Auslöser einer arteriellen Hypertonie werden. So weisen Patienten mit primĂ€rem Hyperaldosteronismus (PAL) eine vom RAAS autonome, erhöhte Aldosteronproduktion auf. PAL wird im GroĂteil der FĂ€lle durch Aldosteron-produzierende Adenome in der Nebenniere bzw. uni- oder bilaterale Hyperplasie der Nebennieren verursacht. Man vermutet, dass der PAL die hĂ€ufigste Form der sekundĂ€ren Hypertonie ist. Die exakte PrĂ€valenz des PAL ist allerdings unbekannt. Als Screeningtest wird der Aldosteron-Renin-Quotient (ARR) empfohlen, der einen relativen AldosteronĂŒberschuss im Vergleich zum Renin anzeigen kann. Die in diversen Studien ermittelten ARR Grenzwerte fĂŒr das PAL Screening unterscheiden sich deutlich. Diese Grenzwerte wurden ĂŒberwiegend anhand von Vergleichen des ARR von Patienten mit und ohne PAL ermittelt. Eine andere Möglichkeit um zwischen einem physiologischen und pathophysiologischen ARR zu unterscheiden liefern Referenzbereiche. Ziel der ersten Analyse war es Referenzwerte fĂŒr den ARR aber auch die Plasma Aldosteronkonzentration (PAC) sowie die Plasma Reninkonzentration (PRC) zu ermitteln. Aldosteron nimmt auch bei der Pathogenese weiterer kardiovaskulĂ€rer Erkrankungen eine bedeutende Rolle ein, da es prooxidative, proinflammatorische und profibrotische Effekte ausĂŒbt. Die exakten Mechanismen die diesen Effekten unterliegen, sind bisher nur teilweise geklĂ€rt. Ziel der vorgestellten Studie war es herauszufinden, ob die PAC oder der ARR in einer groĂen Studie mit Probanden aus der Hintergrundsbevölkerung mit einer eingeschrĂ€nkten flussvermittelten Vasodilatation (FMD) einhergehen. Neben der Vielzahl an Studien die Effekte des RAAS auf das kardiovaskulĂ€re System beschreiben, mehren sich in den letzten Jahren Untersuchungen, die den Einfluss des RAAS auf den Metabolismus analysieren. Das RAAS wird dabei im Zusammenhang mit pathologischen VerĂ€nderungen des Glukosemetabolismus, des Fettstoffwechsels und der Insulinresistenz gesehen. Das Metabolische Syndrom (MetS) bezeichnet das gemeinsame Auftreten von multiplen metabolischen VerĂ€nderungen. Zur Definition des MetS werden die Faktoren viszerale Adipositas, erhöhter Blutzucker, erhöhte Triglyceride, erniedrigtes HDL-Cholesterol sowie erhöhter Blutdruck herangezogen. Bei Vorliegen von mindestens drei dieser Komponenten kann ein MetS festgestellt werden. Ziel der vorgestellten Analyse war es die Assoziation zwischen der PAC und dem MetS sowie seinen Einzelkomponenten in zwei groĂen deutschen Studien zu prĂŒfen. Die der Arbeit zugrundeliegenden Daten stammen aus der ersten Follow-up Untersuchung der Study of Health in Pomerania (SHIP-1). Die Assoziation zwischen der PAC und dem MetS wurde in SHIP-1 und dem F4 Survey der Kooperativen Gesundheitsforschung in der Region Augsburg (KORA F4) analysiert. Die Referenzwerte fĂŒr die PAC, PRC und den ARR wurden in einer Population bestehend aus 1347 Probanden ermittelt. Es wurden geschlechts- und altersgruppenspezifische (25-54 Jahre und 55-74 Jahre) Referenzwerte berechnet. Der Zusammenhang zwischen der PAC bzw. dem ARR und der FMD in der SHIP-1 Studie wurde anhand der Daten von 972 Probanden im Alter zwischen 25 und 88 Jahren geprĂŒft. Es wurde ein inverser Zusammenhang zwischen dem ARR und der FMD bei Probanden beobachtet. Der Zusammenhang zwischen der PAC und dem MetS wurde in SHIP-1 anhand der Daten von 2830 Probanden und in KORA F4 anhand der Daten von 2901 Probanden geprĂŒft. Sowohl in SHIP-1 als auch in KORA F4 wurden ZusammenhĂ€nge zwischen der PAC und dem MetS sowie Fettstoffwechselstörungen detektiert. Eine hohe PAC war mit erhöhten Odds Ratios fĂŒr ein MetS, niedriges HDL-Cholesterol und erhöhte Triglyceride assoziiert. Zusammenfassend bekrĂ€ftigen die durchgefĂŒhrten Analysen die Hypothese, dass Störungen des RAAS mit pathophysiologischen kardiovaskulĂ€ren und metabolischen VerĂ€nderungen in der Allgemeinbevölkerung einhergehen.
Die erfolgreiche Behandlung der Sepsis ist bis heute eine Herausforderung in der Intensivmedizin. Antikoagulantien stellen eine neue Therapieoption dar, denn das Gerinnungs- und Immunsystem sind eng miteinander verknĂŒpft sind. Thrombin scheint eines der wichtigsten verknĂŒpfenden Enzyme zu sein, da es sowohl an der Gerinnungskaskade und auch an der Leukozytenrekrutierung und der darauffolgenden Störung der Mikrozirkulation beteiligt ist. In dieser Arbeit wurden die Effekte des direkten Thrombininhibitor Argatroban auf die intestinale Kapillarperfusion und die Endothel-Leukozyten-Interaktion von Ratten wĂ€hrend experimentell induzierter Sepsis untersucht. 40 mĂ€nnliche Lewis Ratten wurden in 4 Gruppen eingeteilt (n=10): Schein-Operation (SHAM), experimentelle Sepsis (colon ascendens stent peritonitis â CASP), CASP-Gruppe mit Argatroban-Gabe (CASP+ARG) und SHAM-Gruppe mit Argatroban-Gabe (SHAM+ARG). 16 Stunden nach Einsetzen des Stents oder der SHAM-Operation erhielten die Tiere der CASP+ARG und SHAM+ARG Gruppen 2 mg/kg Argatroban (ARG) intravenös. Die Tiere der anderen Gruppen erhielten einen volumenĂ€quivalenten Bolus an isotonischer 0,9 % Natriumchloridlösung. AnschlieĂend erfolgte nach 60 Minuten die Intravitalmikroskopie. Die Gabe von Argatroban verbesserte statistisch signifikant im Vergleich zu unbehandelten Tieren bei CASP-Tieren die Kapillarperfusion, besonders der Mukosa und verringerte statistisch signifikant in Venolen mit einem Durchmesser von 50-80 ”m die Anzahl von aktivierten Leukozyten in der intestinalen Submukosa. Die funktionelle Kapillardichte, als Marker der kapillaren Perfusion, wurde durch Argatroban in septischen Ratten verbessert und gleichzeitig wurden durch die verminderte LeukozytenadhĂ€renz am Endothel antiinflammatorische Eigenschaften nachgewiesen. Die Therapie der Sepsis mit Argatroban könnte durch die verbesserte intestinale Kapillarperfusion vorteilhaft fĂŒr das Outcome sein.
Zusammenfassung Das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) ist das wichtigste nicht-lysosomale proteolytische System fĂŒr den Abbau intrazellulĂ€rer Proteine. Die Inhibition des UPS kann dosisabhĂ€ngig den apoptotischen Zelltod oder die Induktion einer protektiven Stressantwort auslösen. In der therapeutischen Anwendung der Proteasominhibition sind neben der Wirksamkeit auch exakte Kenntnisse der Wirkungsweise essentiell, um die primĂ€ren Effekte durch die Proteasominhibition besser zu erfassen und die initialen Effekte der Vermittlung dieser zellulĂ€ren Reaktion besser zu verstehen. In dieser Arbeit wurden Methoden der Proteom- und Transkriptomebene kombiniert, um komplexe zellulĂ€re VerĂ€nderungen von Endothelzellen nach Proteasomhemmung zu charakterisieren. Weiterhin wurde mittels ImmunprĂ€zipitation Ubiquitin-bindender Proteine untersucht, welche Substrate des Proteasoms nach Proteasomhemmung in Endothelzellen stabilisiert werden. PrimĂ€re humane Endothelzellen (Huvec) wurden als Modell gewĂ€hlt und mit niedrigen bzw. hohen Dosierungen des Proteasominhibitors MG132 behandelt. Das Expressionsprofil wurde in einer Zeitkinetik innerhalb der ersten 6h mittels Affymetrix Chipanalysen bestimmt. Die differentielle Proteinexpression nach zwei Stunden Proteasomhemmung wurde im Gesamtzelllysat durch 2D Gelelektrophorese und anschlieĂende SilberfĂ€rbung visualisiert. Dabei konnten mehr als 20 regulierte Proteine identifiziert werden, welche zuvor nicht direkt im Zusammenhang mit der Vermittlung einer protektiven Stressantwort nach niedrig dosierter Proteasomhemmung bekannt waren. Durch Korrelation mit den parallel durchgefĂŒhrten Expressionsarrays konnte die Regulation dieser Proteine als unabhĂ€ngig von der Transkription erfasst werden. Die funktionelle Annotation der Daten zeigte dabei eine Anreicherung von Proteinen der zellulĂ€ren Stressantwort, der intrazellulĂ€ren Signaltransduktion und des oxidativen Stresses. Diese waren differentiell reguliert nach niedrig bzw. hoch dosierter Proteasominhibition. WĂ€hrend die niedrig dosierte Proteasominhibition ein protektives Genmuster zeigte, induzierten hohe Dosen den apoptotischen Zelltod. Auch konnte, in AbhĂ€ngigkeit vom Grad der Proteasominhibition, ein deutlicher Anstieg der freien Radikale innerhalb der Zellen nachgewiesen werden, was auf die Vermittlung der Apoptose durch freie Radikale hinweist. Mit DJ-1, Peroxiredoxin-1 und -6 wurden mehrere Sensorproteine fĂŒr oxidativen Stress identifiziert. Um, neben der Proteom- und Transkriptomanalyse, auch gezielt Substrate der Proteasominhibition zu identifizieren und als mögliche Mediatoren der protektiven Stressantwort zu identifizieren, wurden Gesamtzelllysate mittels Ubiquitin-ImmunprĂ€zipitation getrennt und Ubiquitin-bindende Proteine per Massenspektrometrie identifiziert. Dabei konnte ein Set von 22 Proteinen identifiziert werden, welche spezifisch nach 2h an der Ubiquitin-spezifischen Matrix gebunden wurden. In diesem Set finden sich vor allem RNA bindende Proteine, Bestandteile des UPS und ribosomale Proteine. Um gezielt transkriptionelle Mediatoren der protektiven Stressantwort nach partieller Proteasominhibition zu identifizieren, wurde eine Subproteom-Analyse mit nukleĂ€ren Extrakten von Huvec durchgefĂŒhrt. Nach Visualisierung mittels DIGE-Labeling und quantitativer Auswertung konnten 361 regulierte Spots nach 2 stĂŒndiger Proteasominhibition erfasst werden. Von diesen Spots konnten 319 per MALDI-MS identifiziert werden und 152 verschiedenen Proteinen zugeordnet werden. Die funktionelle Auswertung ergab eine deutliche ĂberreprĂ€sentation von RNA-bindenden und Splicing-relevanten Proteinen. Auch konnte fĂŒr HnRNP A1, einem RNA-bindenden Protein, eine funktionelle Methylierung sowie eine VerĂ€nderung der subzellulĂ€ren Lokalisierung nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse deuten auf die Regulation des zellulĂ€ren Splicings hin. In parallel dazu angefertigten Exon-sensitiven Affymetrix Arrays wurden ĂŒber 600 Gene mit differentiell regulierten Exons identifiziert, welche vor allem Gene mit Rezeptor- und Transportproteinen kodieren. Auch eine erhöhte Anzahl von Genen mit Methyltransferase-/KinaseaktivitĂ€t wurde identifiziert. Insbesondere die Methyltransferasen, welche auch bei der posttranslationalen Modifikation von HnRNP A1 eine Rolle spielen, zeigten dabei eine signifikante Regulation unter niedrig dosierter Proteasominhibition. Zusammengefasst tragen die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse dazu bei, einen detaillierten Ăberblick ĂŒber die initialen Prozesse niedrig dosierter Proteasominhibition in Endothelzellen zu geben. Die Daten deuten dabei auf eine schnelle Adaptation der Zellen nach partieller Proteasomhemmung mittels Aktivierung einer anti-oxidativen Stressantwort sowie durch Regulation von SplicingvorgĂ€ngen hin, die letztendlich in einem verĂ€nderten Expressionsprofil der Endothelzellen mĂŒnden. Mit diesem systematischen Ansatz und der Kombination von Proteom- und Transkriptomanalyse konnten dabei einzelne Targets fĂŒr die Mediation einer protektiven zellulĂ€ren Stressantwort nach partieller Proteasomhemmung identifiziert werden.
Background: Cardiovascular diseases are the leading cause of death worldwide. Subclinical alterations of the cardiovascular system, such as increased exercise blood pressure or an endothelial dysfunction confer a higher risk of manifest cardiovascular diseases and incident events. Detecting associations between circulating markers of the endocrine-metabolic system and the subclinical cardiovascular phenotypes could be useful to better understand cardiovascular disease progression and to improve risk prediction for manifest cardiovascular diseases. Methods: The associations between (a) serum thyroid-stimulating hormone and increased exercise blood pressure, (b) serum hemoglobin A1c and endothelial dysfunction as well as (c) serum insulin-like growth factor I and endothelial dysfunction were studied using cross-sectional data from around 1400 subjects aged 25 to 85 years collected during the 5-year follow-up of the population-based Study of Health in Pomerania (SHIP-1). Increased exercise blood pressure was defined as a value above the sex- and age-specific 80th percentile measured at the 100 W stage of a symptom-limited bicycle ergometry test. Endothelial dysfunction was defined as an impaired flow-mediated dilation measured as a continuous decrease or below the median of sex-specific distribution. Non-fasting blood samples were drawn from the cubital vein in the supine position. Results: The odds for increased systolic exercise blood pressure (odds ratio 1.24, 95% confidence interval 0.88; 1.76) and diastolic exercise blood pressure (odds ratio 0.98, 95% confidence interval 0.70; 1.39) as well as for exercise-induced increase of systolic and diastolic blood pressure were not significantly different between subjects with high and low serum thyroid-stimulating hormone levels within the reference range. In women without current use of antihypertensive medication, increasing serum hemoglobin A1c levels were associated with decreasing flow-mediated dilation levels (Ă = -1.17, 95% confidence interval -2.03; -0.30). Such an association was not found in men. In men, logistic regression analysis revealed an odds ratio of 1.27 (95% confidence interval 1.07; 1.51) for decreased flow-mediated dilation for each decrement of serum insulin-like growth factor I standard deviation. In women, no significant association between serum insulin-like growth factor I levels and flow-mediated dilation was observed (odds ratio 0.88, 95% confidence interval 0.74; 1.05). Conclusions: Based on the presented results it is concluded that (a) serum thyroid-stimulating hormone levels are not associated with exercise blood pressure in the general population, (b) higher serum hemoglobin A1c levels in non-diabetic subjects are inversely associated with flow-mediated dilation in women without antihypertensive medication, but not in men, and (c) lower serum insulin-like growth factor I levels are associated with impaired endothelial function in men, but not in women. Therefore the metabolic marker hemoglobin A1c and the endocrine marker insulin-like growth factor I might be markers facilitating the identification of subjects at high risk of subclinical cardiovascular alterations.
Einleitung: In dieser Studie wurden die antidepressiv wirksamen Medikamente Amitriptylin, Fluoxetin, Tranylcypromin und Venlafaxin auf ihre peripheren vasoaktiven Eigenschaften hin untersucht, da sie in der klinischen Anwendung hĂ€ufig zu BlutdruckverĂ€nderungen fĂŒhren. Material und Methoden: Es wurden in-vitro-Untersuchungen an endothelintakten und endothelfreien Rattenaorten durchgefĂŒhrt. Wir ermittelten die Effekte der Antidepressiva in kumulativer Dosierung auf mittels KCl, Phenylephrin und Prostaglandin F2α prĂ€kontrahierte Aortenringe. Weiterhin wurden die zugrunde liegenden vasoaktiven Mechanismen im Hinblick auf die NO cGMP-Signaltransduktion, den second-messenger cAMP und die Beteiligung von K+ KanĂ€len sowie Adrenozeptoren nĂ€her untersucht. Ergebnisse: Alle vier Antidepressiva haben direkte Effekte auf die Rattenaorta in vitro. Sie dilatieren konzentrationsabhĂ€ngig vorkontrahierte Aortenringe; pEC50 nach Vorkontraktion mit Phenylephrin (0,1 ”M): Amitriptylin (6,98±0,13), Fluoxetin (6,11±0,05), Tranylcypromin (5,33±0,05), Venlafaxin (4,45±0,08) (n=8); mit KCl (20 mM): Amitriptylin (4,89±0,11), Fluoxetin (6,00±0,06), Tranylcypromin (4,99±0,30), Venlafaxin (5,02±0,07) (n=7). Hohe Konzentrationen an Tranylcypromin fĂŒhren nach Vorkontraktion mit PGF2α zu einer weiteren Kontraktion endothelintakter Aorten. GegenĂŒber den Kontrollexperimenten fĂŒhrte die Hemmung des NO-cGMP-Signalweges, der cAMP-Produktion sowie die Blockade von K+-KanĂ€len und Adrenozeptoren zu Verschiebungen der Dosis-Antwort-Kurven der Antidepressiva. Amitriptylin, Fluoxetin und Venlafaxin hemmen die Kontraktionsantwort von Aortenringen auf adrenerge EinflĂŒsse, Tranylcypromin verstĂ€rkt diese hingegen. Diskussion: Amitriptylin interagiert mit der pharmakomechanischen Kopplung im glatten GefĂ€Ămuskel, indem es die Aortenringe durch eine antagonistische Wirkung an α1 Adrenozeptoren relaxiert. Auch Venlafaxin interagiert mit Adrenozeptoren. Fluoxetin, Tranylcypromin und Venlafaxin wirken ĂŒber die elektromechanische Kopplung durch eine K+-Kanal-Aktivierung vasodilatierend. Die Relaxation der glatten GefĂ€Ămuskulatur durch die antidepressiven Medikamente ist teilweise abhĂ€ngig von der IntegritĂ€t des Endothels, da insbesondere eine Aktivierung der endothelabhĂ€ngigen Induktion der NO-cGMP-Signalkaskade durch die Antidepressiva stattfindet. Die zusĂ€tzlich vasokonstriktive Wirkung von Tranylcypromin lĂ€sst sich durch seine bekannte Interaktion mit dem Prostaglandin-Stoffwechsel erklĂ€ren. Die Relaxation der Rattenaorta in vitro und das Auftreten hypotensiver VerlĂ€ufe bei klinischer Anwendung der untersuchten Antidepressiva kann durch die in dieser Studie gezeigten direkten peripheren vaskulĂ€ren Effekte dieser Medikamente mit erklĂ€rt werden.
Arteriosklerose und ihre Komplikationen sind wesentliche Ursachen der MortalitĂ€t in Industrienationen. Der âoxidized-LDL-receptor-1â (LOX-1), der wichtigste endotheliale Rezeptor fĂŒr proatherogenes oxLDL, ist essentiell an Entstehung und Progression der Arteriosklerose beteiligt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Modulation von LOX-1 durch vasoaktive Substanzen in einem Modell endothelialer Dysfunktion in vitro zu untersuchen. Die Genexpressionsanalyse von eNOS diente zur Validierung des Zellkulturmodells. BK, PGI2 und Adenosin wurden als negative Regulatoren der LOX-1-Expression postuliert. AuĂerdem wurde die Beteiligung von drei Proteinkinasen an der Regulierung von LOX-1 im Bradykinin-Signalweg durch spezifische Hemmung betrachtet. Es wurden Bradykinin und Prostacyclin als reprĂ€sentative periphere Vasodilatatoren und Adenosin als kardialer Vasodilatator gewĂ€hlt und ihr Einfluss auf die Expression von LOX-1 und eNOS in HUVEC nach 4 und 12 Stunden mittels RT-PCR und Western Blot quantifiziert. In einem ViabilitĂ€tstest gab es keinen Hinweis auf zytotoxische Kombinationen der Testsubstanzen. Es konnte gezeigt werden, dass BK und PGI2 eine TNF-α induzierte Ăberexpression von LOX-1 senken. Es konnte des Weiteren gezeigt werden, dass BK und PGI2 eine TNF-α induzierte Downregulation von eNOS wieder aufheben. ZusĂ€tzlich lieĂ sich nachweisen, dass Adenosin eine TNF-α induzierte Ăberexpression von LOX-1 senken kann. Eine Beteiligung von p38MAP-Kinase und PI3-Kinase bei der Signaltransduktion der von Bradykinin induzierten Effekte lieĂ sich nicht nachweisen. In TNF-α induzierten HUVEC unter Rho-Hemmung konnte Bradykinin eine LOX-1 Hochregulierung verhindern. Eine Wirkung von Bradykinin auf einen Rho-Kinase-abhĂ€ngigen Signalweg der LOX-1-Expression ist somit wahrscheinlich. Eine Beteiligung von BK, PGI2 und Adenosin an der Modulation von LOX-1 konnte in dieser Arbeit nachgewiesen werden und ist in vivo besonders im Rahmen von PrĂ€- und Postkondi-tionierungsprozessen von Interesse. In murinen Modellen lieĂ sich eine Reduktion der InÂŹfarktgröĂe in AbhĂ€ngigkeit der LOX-1-AktivitĂ€t bereits nachweisen. Auch in hypertensiven Ratten zeigte Bradykinin einen Einfluss auf die ventrikulĂ€re LOX-1-Proteinexpression. Der Zusammenhang von BK, PGI2, Adenosin und LOX-1 sowie der beteiligten SignalÂŹÂŹkaskaÂŹden ist ein Aspekt kardiologischer Grundlagenforschung mit therapeutischem Potenzial.
Der Biokomplex âReaktionsmuster in Vertebratenzellenâ (RiV) besteht aus elektronenmikroskopisch nachweisbaren Partikeln, die stressinduziert sezerniert werden. Der Transkriptionsfaktor NF-kappa B ist bei inflammatorischen Prozessen und insbesondere auch bei der endothelialen Dysfunktion von Bedeutung. Ich habe die Hypothese untersucht, dass RiV-Partikel die zytokin-induzierte Expression von zellulĂ€ren AdhĂ€sionsmolekĂŒlen (ICAM-1, VCAM-1, E-Selektin) und des âLectin-like oxidizedâ-LDL-Rezeptors-1 (LOX-1) in humanen umbilikalen venösen Endothelzellen (HUVEC) reduziert. Nach einer Inkubationszeit von vier Stunden wurde die TNF-alpha-induzierte mRNA-Expression von ICAM-1, VCAM-1 und LOX-1 unter dem Einfluss von RiV ĂŒber eine reduzierte Translokation von NF-kappa B signifikant vermindert. Nach einer Inkubationszeit von 16 Stunden zeigte sich eine gesteigerte mRNA-Expression bei Exposition mit RiV durch eine Neusynthese der mRNA im Vergleich zu TNF-alpha-behandelten Endothelzellen. Die OberflĂ€chenexpression blieb unverĂ€ndert. Unter dem Einfluss von RiV auf TNF-alpha-stimulierte HUVEC wurde das Shedding von sICAM-1 und sE-Selektin induziert. RiV hatte keinen relevanten Einfluss auf die Expression der endothelialen NO-Synthase, eNOS. Der Biokomplex RiV enthĂ€lt thermosensitive und thermostabile Komponenten.
Das Endothel stellt eine Barriere und zugleich Verbindung zwischen intra- und extravasalem Raum dar. Es ist wesentlich an der Regulation des GefĂ€Ătonus beteiligt. Ăber die Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO) wird dabei die endothelabhĂ€ngige Vasodilatation gesteuert. Die Beeinflussung der Endothelzellen durch kardiovaskulĂ€re Risikofaktoren (Hypertonie, Rauchen, Diabetes, HyperlipidĂ€mie) kann zur Entstehung atherosklerotischer LĂ€sionen fĂŒhren. Die Wirkung dieser Risikofaktoren geht auf freie Sauerstoffradikale zurĂŒck, die zu einer endothelialen Dysfunktion fĂŒhren. Diese ist das wesentliche pathogenetische Korrelat in frĂŒhen Stadien der Atherosklerose. Ein zentraler Ausgangspunkt in der Atherogenese ist die AdhĂ€sion von Leukozyten am Endothel. Der Kontakt verlĂ€uft in mehreren Schritten, wobei in jeder Phase, vom Anheften der Leukozyten an die GefĂ€Ăwand bis zur Zellmigration aus dem Lumen in die GefĂ€Ăwand, AdhĂ€sionsmolekĂŒle beteiligt sind. Einzelne AdhĂ€sionsmolekĂŒle, die zur Gruppe der Immunglobuline und der Selectine gehören, stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Bei der behandelten Fragestellung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Hypertonie an der Entstehung atherosklerotischer GefĂ€ĂverĂ€nderungen maĂgeblich beteiligt ist. Wir prĂŒften die Hypothese, dass bei Patienten mit einer koronaren Herzkrankheit die Konzentration von AdhĂ€sionsmolekĂŒlen im Plasma erhöht ist. Es wurde die Konzentration von sVCAM-1 (soluble vascular adhesion molecule-1), sICAM-1 (soluble intercellular adhesion molecule-1) und sL-Selectin bei zwei Gruppen von essentiellen, nichtdiabetischen Hypertonikern mit normaler Nierenfunktion bestimmt. Die Einteilung in Patientengruppen mit und ohne KHK erfolgte anhand eines koronarangiografischen Befundes, der innerhalb des letzten Jahres vor Studienbeginn erhoben wurde. Diese Koronarangiografie wurde im Rahmen der bisherigen Diagnostik und Therapiekontrolle, nicht jedoch extra wegen dieser Studie durchgefĂŒhrt. Im Plasma von 44 Hypertonikern mit und 40 Patienten ohne KHK wurden die AdhĂ€sionsmolekĂŒle sVCAM-1, sICAM-1 und sL-Selectin bestimmt und miteinander verglichen. Ebenso gingen in die Auswertung weitere Laborparameter und anamnestische Daten ein, die zum Risikoprofil einer KHK gehören. Weiterhin wurden durch Diskriminanzanalyse und Regression diejenigen Risikofaktoren und/oder Laborparameter ermittelt, die unsere Gruppe der Patienten mit KHK (am besten) charakterisieren. Die Fall- (KHK-Patienten) und Kontrollgruppe (Hypertoniker ohne KHK) waren bezĂŒglich des Alters, des Body-Mass-Index und des systolischen Blutdruckes vergleichbar. Hinsichtlich des diastolischen Blutdruckes unterschieden sich beide Gruppen signifikant. Auch die Lipidparameter Lp(a) und HDL-Cholesterol und inflammatorische Marker (vWF und CRP mit p=0,053) waren in den Gruppen signifikant unterschiedlich. Die Konzentration der löslichen AdhĂ€sionsmolekĂŒle sICAM-1, sVCAM-1 und sL-Selectin waren bei Hypertonikern mit einer KHK gegenĂŒber der Vergleichsgruppe ohne KHK im Trend erhöht. Diese Unterschiede waren jedoch statistisch nicht signifikant. Hypertone Patienten mit einer angiografisch gesicherten KHK haben eine signifikant höhere Konzentration von Homocystein im Plasma (p<0,05). Aus den Diskriminanzanalysen kann abgeleitet werden, dass neben dem Blutdruck (systolisch und diastolisch) die antihypertensive und lipidsenkende Therapie sowie der sL-Selectin-Wert die Zugehörigkeit eines Patienten zur Gruppe der an KHK Erkrankten bestimmt. Wenngleich diese Ergebnisse keine RĂŒckschlĂŒsse auf pathophysiologische ZusammenhĂ€nge gestatten, können sie als BestĂ€tigung der Arbeitshypothese gewertet werden, wonach sowohl der Blutdruck als auch die AdhĂ€sionsmolekĂŒle an der Entstehung der KHK beteiligt sind. Die multiple Regression brachte zum Ausdruck, dass neben dem systolischen Blutdruck, Alter und Homocysteinwert signifikant mit den sVCAM-1 Werten assoziiert sind. Der Zusammenhang zwischen sVCAM-1 und Homocystein kann ĂŒber eine mögliche Lipidoxidation erklĂ€rt werden. Als Konsequenz aus diesen Ergebnissen rĂŒckt die Bestimmung von oxidiertem LDL in den Blickpunkt fĂŒr weitere Untersuchungen. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen sich in das Spektrum der vielfĂ€ltigen Untersuchungen zur endothelialen Dysfunktion und zur Rolle der AdhĂ€sionsmolekĂŒle in der Atherogenese eingliedern. Die zunehmende HĂ€ufung von kardiovaskulĂ€ren Risikofaktoren und deren Folgen fĂŒr Gesundheit und LebensqualitĂ€t unterstreicht die Notwendigkeit, der Erforschung pathophysiologischer Grundlagen und der PrĂ€vention von GefĂ€ĂschĂ€digungen weiterhin groĂe Bedeutung einzurĂ€umen. Dabei kann die Beurteilung der endothelialen Funktion ein Bestandteil einer exakten Evaluation des kardiovaskulĂ€ren Risikos werden. Die Messung der löslichen Bestandteile von AdhĂ€sionsmolekĂŒlen stellt dabei eine aussagekrĂ€ftige und relativ leicht messbare GröĂe dar. Bei der Interpretation der Daten ist jedoch stets der Einfluss weiterer Risikofaktoren und Confounder zu beachten.