Geil, Dominik: Thema: ”Charakterisierung der Ca2+-Transportaktivität des sarkoplasmatischen Retikulums nach experimentellem Myokardinfarkt“

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Kapitel 4. Diskussion

Nach Myokardinfarkt kommt es kompensatorisch zu einer Hypertrophie des überlebenden Herzmuskelgewebes. Bislang sind eine Reihe von Mechanismen und Faktoren bekannt, die dafür verantwortlich sind. Der Übergang einer kompensierten Hypertrophie zur Entwicklung des klinischen Bildes einer Herzinsuffizienz stellt eine vitale Bedrohung für das Individuum dar. Daher sind verschiedene Strategien sinnvoll, die diesen Übergang entweder verhindern oder möglichst lange hinauszögern. Eine Möglichkeit ist der in der vorliegenden Arbeit untersuchte Effekt von chronischer Verschiebung der Substratoxidation von Fettsäuren nach Glukose. Zum einen wurde geprüft, ob das myokardiale ”Remodeling“ nach MI durch 6-wöchige Inhibition der Carnitin-Palmitoyl-Transferase-1 verändert ist. Darüber hinaus wurde untersucht, ob die kontraktile Funktion des linken, infarzierten Ventrikels unter Etomoxir-Behandlung verbessert werden kann. Als weiterer sehr wichtiger Punkt erfolgte die Analyse der Ca2+-Transportaktivität des sarkoplasmatischen Retikulums. Hierbei stand die Beantwortung der Frage im Vordergrund, ob es durch Behandlung mit Etomoxir zu einer erhöhten Ca2+-ATPasen-Dichte und damit verbesserten diastolischen Ca2+-Rückbindung in das SR kommt.

Im weiteren Vorgehen werden die Kapitel des Ergebnisteils aufgegriffen und im Zusammenhang mit bereits bekannten Studien betrachtet.

4.1. Allgemeine Charakteristika der Versuchstiere

Die Größe des infarzierten Gewebes im linken Ventrikel ist determinierend für die Entwicklung einer Herzhypertrophie und Herzinsuffizienz. Je umfangreicher der Verlust an vitalem Gewebe, desto stärker muß das verbleibende Myokard kompensatorisch hypertrophieren, desto größer ist allerdings auch die Gefahr für die Entwicklung des klinischen Bildes einer Herzinsuffizienz. Im untersuchten Tiermodell unterschieden sich die Infarktgrößen zwischen den beiden infarzierten Kollektiven deutlich. Bei Berücksichtigung der relativ kleinen Fallzahl kann eine protektive Funktion von Etomoxir auf das Überleben nicht irreversibel geschädigten Myokards postuliert werden. Gerade im ischämisch geschädigten Herzgewebe mit verminderter oxidativer Stoffwechselleistung, könnte eine verstärkte Glukoseoxidation für diesen Effekt verantwortlich sein. In einer Untersuchung verwendeten Litwin und Mitarbeiter anstelle von Etomoxir den weniger wirksamen CPT-1-Hemmstoff Tetradecylglyzidat (TDGA). Diese 24 h bzw. 4h vor Infarktinduktion erfolgte Behandlung ergab keine Differenzen im prozentualen


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Anteil des infarzierten Areals (53) . Daraus ist abzuleiten, daß erst die chronische Hemmung der CPT-1 für das Überleben des ischämisch nicht irreversibel geschädigten Myokards verantwortlich ist. Lopaschuk und Mitarbeiter haben gezeigt, daß Etomoxir nach einer Ischämiephase eine erhöhte Glukoseoxidation und einen erhöhten glykolytischen Flux, d.h. eine gesteigerte Utilisation von Glukose, im isolierten, reperfundierten Herzen bewirkt. Darüber hinaus berichtete die Arbeitsgruppe über verringerte Spiegel von langkettigem Acylcarnitin und langkettigem Acyl-Coenzym A nach Myokardinfarkt (55) . Diese beiden Fettsäurederivate fallen nach MI verstärkt an und sind für ihre schädigenden Effekte auf mechanische und metabolische Funktionen am Herzen bekannt (38) . Die Behandlung mit Etomoxir setzte bei der vorliegenden Arbeit am ersten postoperativen Tag ein. Die Ischämiephase am isolierten Rattenherzen im Versuchsaufbau von Lopaschuk dauerte 25 min. Der CPT-1-Hemmstoff wurde dem Perfusionsmedium entweder kurz vor oder gegen Ende der Ischämiephase zugegeben. Das bedeutet, daß in beiden zum Vergleich herangezogenen Studien der akute Effekt von Etomoxir im Vordergrund stand, während in der vorliegenden Arbeit die Untersuchung der Langzeitwirkung erfolgte. Eine einfache Übertragung der Resultate ist demnach nicht möglich.

Das Körpergewicht der Versuchstiere variierte vor Infarzierung zwischen 250 g und 350 g. Sechs Wochen nach dem Eingriff ließ sich kein signifikanter Unterschied zwischen den drei Gruppen SO, MI und Etomoxir feststellen. Bei Untersuchungen von Zimmer und Mitarbeitern wurde die Körpermasse der Ratten vier Wochen nach Infarkt ermittelt. Bei Tieren mit großem Infarkt, der über einen Abfall der linksventrikulären Funktion definiert wurde, kam es zu einem signifikanten Abfall des Körpergewichtes (104) . Eine andere Studie ergab hinsichtlich des Körpergewichtes von infarzierten Ratten fünf Wochen nach Infarkt keinerlei Unterschiede zwischen SO- und unbehandelter Myokardinfarkt-Gruppe (80) .

Das Herzgewicht der Versuchstiere gilt als Marker für erfolgte myokardiale Zellhypertrophie. Ursache für die Massenzunahme ist eine gesteigerte Proteinbiosynthese und/oder veränderte Degradation von Proteinen (60) . Das Zellvolumen kann sich in Herzen, die durch einen großen Infarkt geschädigt wurden, fast verdoppeln (104) . In vorliegender Studie nahm das Ventrikelgewicht sowohl in der unbehandleten Gruppe mit MI- als auch in der Etomoxir-Gruppe deutlich zu. Etomoxir vermag die Massenzunahme beider Kammern gegenüber der Nicht-Behandlung nochmals zu steigern. Der Prozeß der Herzvergrößerung ist, wie aus der Literatur zu entnehmen, nur bei größeren Infarkten zu beobachten (104) ; (80) . Erst wenn eine


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ausgedehnte Narbe vorliegt, hypertrophiert das Herz signifikant und versucht, den entstandenen Schaden zu kompensieren.

Um der Frage nachzugehen, ob nur der geschädigte linke Ventrikel in den Prozeß der Hypertrophie eingeschlossen war, sind zusätzlich das Gewicht des linken und rechten Ventrikels getrennt ermittelt worden. Eine signifikante Zunahme der LV-Herzmasse ergab sich nur in der Etomoxir-Gruppe. Dies ist deshalb bemerkenswert, da trotz kleinerem Infarktareal unter CPT-1-Hemmung eine stärkere Hypertrophie des LV zu sehen war. Das läßt mit hoher Sicherheit feststellen, daß diese deutliche Hypertrophie auf die 6-wöchige Stoffwechselumstellung von Fettsäure- auf Glukoseoxidation zurückzuführen ist.

Interessant ist die besonders ausgeprägte Hypertrophieentwicklung des rechten Ventrikels. Die Masse nahm in der unbehandelten Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe noch stärker zu als im Etomoxir-Kollektiv. Verständlich ist, daß der geschädigte LV kompensatorisch hypertrophiert. Eine massive Zunahme des rechtsventrikulären Gewichtes mag Zeichen einer sich entwickelnden pulmonalen Hypertonie sein, die sich begleitend zu ausgedehnten Infarkten offenbart (74) . Dafür mitverantwortlich scheint ein erhöhter LVEDP, der zu einem Rückstau von Blut in den kleinen Kreislauf führt und dem rechten Ventrikel einen erhöhten Auswurfwiderstand entgegensetzt. Damit steigt zwangsläufig der Druck im Lungenkreislauf, der in der Folge zu einer Hypertrophie des RV führt. Der MI-bedingte Anstieg des linksventrikulären enddiastolischen Drucks konnte durch die Etomoxir-Behandlung stark vermindert werden (siehe Kap. 4.2 ). Es ist denkbar, daß unter diesen Bedingungen über einen verminderten Rückstau im kleinen Kreislauf eine Herabsetzung des Auswurfwiderstandes erfolgte. Ein auf diese Weise abgeschwächter hämodynamischer Hypertrophiestimulus kann die verminderte RV-Hypertrophie der Etomoxir-behandelten Tiere erklären.

Bei Relativierung der ermittelten Ventrikelgewichtsdaten durch Bezug auf die Körpermasse, ergaben sich in der vorliegenden Arbeit gleichartige Ergebnisse wie für die absoluten Gewichtsparameter. Bei Untersuchungen anderer Arbeitsgruppen zeigten sich für den LV voneinander abweichende, für den RV gleichartige Ergebnisse wie in dieser Arbeit. Hypertrophie im RV bei ausgedehnten Infarkten wurde von mehreren Autoren beschrieben (2) ; (53) ; (104) ; (80) . Auch unter chronischer Inhibition der CPT-1 mit TDGA ließen sich diese Ergebnisse verifizieren (53) .

Zur LV-Hypertrophie liegen in den gleichen Studien unterschiedliche Ergebnisse vor. Das Gewichtsverhalten des LV zeigte in der Arbeit von Litwin in der unbehandelten MI-Gruppe eine Abnahme der linksventrikulären Masse (53) . In der Untersuchung von Zimmer ergab sich


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eine Abnahme des LV-Gewichtes bei Ratten mit großem Infarkt (104) , bei Rubin zeigte sich bei Infarkten > 30 % eine Zunahme der Masse der linken Herzkammer (80) . In der Arbeit von Afzal und Dhalla nahm vier Wochen nach Induktion eines MI das LV-Gewicht signifikant ab, acht Wochen nach Unterbindung der Koronararterie blieb es konstant und 16 Wochen nach Infarkt stieg die Masse der linken Herzkammer deutlich (2) . Wie ist dieses unterschiedliche Reagieren des LV zu erklären? Zum einen bestimmt sicherlich der Zeitpunkt der Messung nach MI die Größe der bis dahin erfolgten Gewichtszunahme. Zum anderen beeinflußt der Umfang des infarzierten Gewebes wesentlich die Ausbildung einer Hypertrophie. Nicht bei allen Untersuchungen wurden Tiere mit direkt vergleichbaren Infarktarealen herangezogen. Außerdem kann es wichtig sein, ob das Gewicht des LV mit dem Septum oder getrennt von diesem gemessen wurde. Nicht in allen Arbeiten ist dies klar herausgestellt worden.

Der absolute Proteingehalt im linken Ventrikel (mg Protein pro g Feuchtgewicht x LV-Gewicht) zeigte in vorliegender Arbeit eine Tendenz zu steigenden Werten von der SO- über die MI- zur Etomoxir-Gruppe. Diese Ergebnisse waren allerdings nicht signifikant. Ein indirekter Nachweis für eine tatsächlich erfolgte Zunahme des Proteingehaltes ist der deutliche Anstieg des LV-Gewichtes im Etomoxir-Kollektiv. Mit hoher Sicherheit ist anzunehmen, daß dieses durch eine gesteigerte Proteinsynthese verursacht worden ist. Bei Betrachtung der Proteinkonzentration, also dem Bezug des Proteingehaltes pro Gramm Feuchtgewicht der linken Herzkammer, läßt sich eine Gewichtszunahme der Herzkammer durch Flüssigkeitseinlagerung oder nicht-proteinhaltiges Material weitgehend ausschließen. In allen drei Gruppen war der relative Proteingehalt nämlich konstant.

Abschließend kann insbesondere festgehalten werden, daß die Infarktgröße nach chronischem Infarkt zwischen MI-Guppe und Etomoxir-Behandlung einen signifikanten Unterschied zeigte. Eine 6-wöchige Behandlung mit Etomoxir hat demzufolge vermutlich einen protektiven Effekt auf das durch den Infarkt nicht irreversibel zerstörte Myokard. Deutlich ist in den beiden Kollektiven mit Infarkt die erfolgte myokardiale Hypertrophie des RV nachweisbar, während die Hypertrophie im LV nur unter CPT-1-Inhibition signifikant war.

4.2. Hämodynamik- und Frequenzmessung

Die Charakterisierung der Hämodynamik geschieht in der vorliegenden Arbeit durch vier repräsentative Parameter. Zum einen ist dies der LVEDP, welcher bei einer gestörten Ca2+-Homöostase in der Diastole ansteigt. Als Folge kommt es zu erhöhter Steifigkeit des


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Ventrikels, die eine Ursache für diastolische Funktionsstörungen ist (18) . Ein Kontraktilitäts- bzw. Inotropieparameter des Herzens ist die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit, während die Druckabfallgeschwindigkeit die Lusitropie des Myokards charakterisiert. Im infarzierten Herzen ist ein Teil des Arbeitsmyokards irreversibel geschädigt. Die Narbe nimmt nicht mehr an der Auswurfarbeit teil, die überlebenden Myozyten können sich dementsprechend nicht adäquat kontrahieren und relaxieren. Als Folge treten systolische und diastolische Funktionsstörungen auf. Der aortale Blutfluß, der als vierter hämodynamischer Parameter gemessen wurde, liefert eine Aussage über das Herzminutenvolumen. Der im aufsteigenden Teil der Aorta ermittelte AF nimmt ab, wenn der geschädigte Ventrikel außerstande ist, für einen ausreichenden Blutauswurf zu sorgen und folglich eine konstante Strömung in der Hauptschlagader nicht mehr gewährleistet wird.

Das insuffiziente Herz steht unter dem Einfluß einer verstärkten sympathischen Stimulation. Einerseits wird dadurch die Kontraktilität des Myokards gesteigert, andererseits die Herzfrequenz erhöht. Letzters führt zu einer verminderten Systolen- und Diastolendauer, was sich negativ auf die Herzfunktion auswirken kann. Insbesondere bei ischämisch vorgeschädigten Herzen kann eine verstärkte ß-Stimulation mit einem erhöhten O2-Verbrauch kritisch sein (79) .

In dieser Studie war der LVEDP in der MI-Gruppe sechs Wochen nach Infarkt deutlich erhöht. Diese Steigerung unterblieb dagegen im Etomoxir-behandelten Kollektiv. Der CPT-1- Hemmstoff vermag demnach zu verhindern, daß eine pathologische diastolische Druckbelastung des linken Ventrikels nach Myokardinfarkt auftritt. Als Ursache kommt die niedrigere Infarktgröße bei den Etomoxir-behandelten Tieren in Betracht, da bei einem kleinen Infarktareal weniger mit dem Entstehen einer Insuffizienz zu rechnen ist. Der verhinderte Anstieg des LVEDP ist daher nur ein indirekter Nachweis für eine Wirkung des CPT-1-Inhibitors am Herzen. Im Vergleich der vorliegenden Arbeit mit Studien anderer Arbeitsgruppen ergaben sich hinsichtlich des LVEDP Gemeinsamkeiten. In verschiedenen Studien zeigten sich vier bis sechzehn Wochen nach MI eine Zunahme des LVEDP um den Faktor drei bis neun verglichen mit dem Kontrollwert (2) ; (53) ; (104) ; (20) ; (19) . Unter chronischer Hemmung der Carnitin-Palmitoyl-Transferase-1 durch Gabe von 20 mg/kg KG/d TDGA konnte der LVEDP deutlich gegenüber der MI-Population gesenkt werden (53) . Von Etomoxir, einem wesentlich potenteren Hemmstoff, reichten 8 mg/kg KG/d aus, um einen gleichartigen Effekt zu erhalten.


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Die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit war nur in der MI-Gruppe gegenüber den scheinoperierten Tieren signifikant vermindert. Es läßt sich feststellen, daß systolische Funktionsstörungen unter chronischer CPT-1-Hemmung nicht auftreten. Dagegen sank die maximale Druckabfallgeschwindigkeit sowohl in der MI-Gruppe, als auch bei den Etomoxir-behandelten Tieren. Folglich kann davon ausgegangen werden, daß nach Infarkt eine Dysfunktion der myokardialen Relaxation vorliegen muß. Gestützt wird diese Vermutung durch die Messung verschiedener muskelmechanischer Relaxationsparameter, die an linksventrikulären Papillarmuskelpräparaten von infarzierten Rattenherzen aus der gleichen Versuchsserie durchgeführt wurden (Kap. 0 ). Bei einer Infarktgröße von größer 40 % verlängerte sich die Zeit bis zum Erreichen der maximalen Relaxationsgeschwindigkeit (T[dF/dtmin]) in der unbehandelten und Etomoxir-behandelten Gruppe gegenüber der scheinoperierten Gruppe signifikant. Außerdem nahm die Zeit bis zur halbmaximalen Kraftrelaxation RT50, in beiden Kollektiven gegenüber der SO-Gruppe ebenso deutlich zu. Es ließen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen mit Myokardinfarkt feststellen. Für den Quotienten aus maximaler Relaxationsgeschwindigkeit und der zu diesem Zeitpunkt entwickelten Kraft ([dF/dtmin)/F) ergab sich keine Änderung zwischen den drei Tierkollektiven. Die verlangsamte Relaxation der Papillarmuskel aus dem linken Ventrikel sind Anzeichen dafür, daß eine rasche Rückbindung systolisch freigesetzten Ca2+ in das SR gestört ist. Dadurch bedingt wird die Interaktion zwischen den kontraktilen Proteinen Aktin und Myosin erst später beendet. Eine diastolische Funktionsstörung des Myokards ist die Folge.

Verminderte +dP/dtmax und -dP/dtmin zwischen SO und unbehandeltem Kollektiv mit MI bestätigten eine Reihe von früheren Publikationen (2) ; (53) ; (104) ; (20) ; (19) . Einen Kontrast zu den ermittelten Ergebnissen zeigte die Arbeit von Litwin. Unter TDGA-Behandlung trat hier ein Abfall von +dP/dtmax auf. Allerdings begann die Therapie erst am dritten Tag nach Infarzierung für eine Dauer von zehn Tagen. Zur maximalen Druckabfallgeschwindigkeit gibt es in der Studie von Litwin keine Angaben (53) .

Der aortale Blutfluß zeigte in der vorliegender Studie keine Unterschiede zwischen den drei Gruppen. Dem entspricht ein ähnlicher Blutauswurf des linken Ventrikels in allen beobachteten Kollektiven. Es ist deshalb anzunehmen, daß es bei den untersuchten Tieren nach dem Infarkt zu keiner Dekompensation des LV gekommen ist. Einschränkend muß auf den Umstand hingewiesen werden, daß die Messung des AF in Narkose erfolgte. Dadurch waren die Tiere keiner körperlichen Belastung ausgesetzt. Der linke Ventrikel war somit unter Ruhebedingungen in seiner Auswurfarbeit nicht beeinträchtigt. Wie sich dieser Parameter unter


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Belastung verhalten hätte, bleibt offen. Messungen an wachen Tieren, die tatsächliche (patho)-physiologische Bedingungen besser widerspiegeln, wurden wegen zusätzlicher starker Belastung der Tiere unterlassen.

Die Herzfrequenz ist ein verläßlicher Indikator für die vegetative Innervation des Herzens. Eine erhöhte Stimulation durch den Sympathikus konnte über die Messung der Herzfrequenz nicht nachgewiesen werden. In allen drei Gruppen zeigte die mittels EKG ermittelte Frequenz keine signifikanten Unterschiede. Zu beachten ist, daß auch die EKG-Ableitung in Narkose durchgeführt wurde. Es ist bekannt, daß verwendetes Xylazin einen kardiodepressiven Effekt hat. Ketamin dagegen erhöht die sympathische Aktivität, mit der Folge einer gesteigerten Herzfrequenz und einem Anstieg des Blutdrucks (93) . Es ist nicht auszuschließen, daß sich die gegenteiligen Effekte der zwei Substanzen in der vorliegenden Studie aufheben. In der Arbeit von Zimmer änderte sich die HF auch bei schweren Infarkten nicht (104) . In drei weiteren Untersuchungen ergab sich keine Änderung dieses Parameters vier und acht Wochen nach Infarkt (2) ; (20) ; (19) . Hervorzuheben ist, daß auch durch 10tägige CPT-1-Inhibition mittels TDGA die HF nach MI nicht signifikant beeinflußt wurde (53) . Im Gegensatz zu diesen Daten wurde 16 Wochen nach Infarkt eine Verminderung der HF gefunden (2) ; (20) ; (19) .

Zusammenfassend läßt sich festhalten, daß eine Etomoxir-bedingte Stoffwechselumstellung von Fettsäure- nach Glukoseoxidation über einen Zeitraum von sechs Wochen zu einer deutlichen Verbesserung der kontraktilen Funktion infarzierter Herzen führte. Das trifft insbesondere für die myokardiale diastolische Wandspannung und +dP/dtmax im LV zu, während die Veränderung von -dP/dtmin nicht signifikant war. Herzfequenz und aortaler Fluß zeigten keine signifikanten Veränderungen zwischen den drei Gruppen. Gerade der nicht veränderte AF läßt auf einen hämodynamisch weitgehend stummen Verlauf des ”Remodeling“ schließen.

4.3. Beziehung zwischen Infarktgröße und Hypertrophie

Mit zunehmender Größe des Infarktareals muß immer mehr Myokard funktionell ersetzt werden. Ein guter Parameter für eine erfolgte myokardiale Hypertrophie ist die Massenzunahme des Herzens bezogen auf das Körpergewicht (KG). Deshalb wurde untersucht, ob es eine Wechselbeziehung zwischen den relativen Herzgewichten und der Infarktgröße gab. Eine statistisch signifikante Korrelation konnte nur zwischen dem RV-Gewicht pro KG und der Infarktgröße gezeigt werden. Einschränkend ist festzustellen, daß bei


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dieser Studie nur Infarktgrößen von 20-45 % berücksichtigt wurden. Diese Spannbreite scheint zu gering, um eine eindeutige Wechselbeziehung zwischen den Ventrikelgewichten pro KG und der prozentualen Größe des infarzierten Gewebes nachzuweisen. Darüber hinaus wurden in der MI-Gruppe aus technischen Gründen nur sechs statt acht Meßwerte für den rechten und linken Ventrikel ermittelt.

Literaturbefunde zeigen, daß es als Kompensationsmechanismus nach MI zur Hypertrophie und damit Gewichtszunahme des linken und auch rechten Ventrikels kommt. Allerdings wird in der ersten Zeit nach Infarkt das Narbengewebe funktionell ersetzt, bevor es im weiteren Verlauf zu einer ausgedehnten Hypertrophie beider Kammern kommt (19) .

4.4. Ca2+-Transport in das sarkoplasmatische Retikulum und Western-Blot Analyse

In das Zytosol freigesetztes Ca2+ wird wieder in die intrazellulären Speicherkompartimente gepumpt und über das Sarkolemm aus der Zelle befördert. Der mit Abstand größte Teil wird in einem energieabhängigen Prozeß in das SR zurückgepumpt, der von der Ca2+-ATPase des sarkoplasmatischen Retikulums katalysiert wird. Im Rattenmyokard sind das fast 90 % der gesamten bewegten Ca2+-Menge im Verlauf eines Herzzyklus. Dabei spielt das Modulatorprotein Phospholamban eine wichtige Rolle, da dessen inhibitorischer Einfluß auf die SERCA2a durch Phosphorylierung/Dephosphorylierung kontrolliert wird. Die Phosphorylierung von Phospholamban erfolgt in erster Linie durch Proteinkinase A am Serinrest 16. In vorliegender Arbeit wurde die Ca2+-Transportaktivität des SR durch Messung des Oxalat-stimulierten SR Ca2+-Transportes in Homogenaten bestimmt. Damit der gemessene Oxalat-stimulierte SR Ca2+-Transport tatsächlich die SR Ca2+-Transportaktivität charakterisiert, müssen mehrere Voraussetzungen erfüllt sein. Um die Geschwindigkeit des Transportes von Ca2+ in SR-Vesikel zu bestimmen, wurden die Meßwerte im linearen Teil der Ca2+-Aufnahmekurve erfaßt. Unter den gewählten Reaktionsbedingungen war die Ca2+-Aufnahmekurve über vier bis fünf Minutem linear. Die Messungen vorliegender Arbeit erfolgten 0.5 bis 2 min nach Zugabe des Homogenates zur Reaktionslösung. Die in den Homogenaten vorliegende Ca2+-abhängige ATPase-Aktivität der Mitochondrien wurden durch den Zusatz des Hemmstoffs NaN3 ausgeschaltet. Kontrolluntersuchungen hatten zudem gezeigt, daß eine Inhibition der Ca2+-Pumpe des Sarkolemms keinen signifikanten Einfluß auf die gemessenen Ca2+-Transportraten bewirkte.


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Mehrere Faktoren können für eine verminderte Ca2+-Transportaktivität verantwortlich sein. Zum einen kann eine reduzierte Phospholambanaktivität und/oder eine reduzierte Phospholamban-Phosphorylierung durch Proteinkinasen Ursache herabgesetzter Ca2+-Transportraten sein. Ebenso denkbar sind Einflüsse toxischer Metabolite, die nach MI verstärkt anfallen und eine Störung der Lipid/Protein-Wechselwirkung zur Folge haben. Diese Möglichkeit der Einflußnahme kann in der vorliegenden Arbeit nicht ausgeschlossen werden. Letztlich ist neben vielen noch unklaren Mechanismen auch die verminderte Expression von SR Ca2+-ATPasemolekülen in Betracht zu ziehen. Um aufzuzeigen, daß die verminderte Transportaktivität bedingt ist durch eine reduzierte SR Ca2+-ATPasenkonzentration, erfolgte die Western-Blot Analyse zur quantitativen Bestimmung dieses Transporters.

In der vorliegenden Arbeit wurde aufgezeigt, daß ein deutlicher Abfall des Oxalat-stimulierten SR Ca2+-Transportes in der unbehandelten MI-Gruppe auftrat. Auch bei Inhibition der endogenen Proteinkinase A-Aktivität bzw. Zugabe von katalytischer Untereinheit der PKA nahm die Transportrate signifikant ab. Nach MI kommt es demnach vermutlich zu einer verminderten Expression der SERCA2a. Dafür spricht, daß die verminderte SR Ca2+-Transportrate in der MI-Gruppe mit einem Abfall der SR Ca2+-ATPase-Konzentration korrelierte.

Unter der Behandlung mit Etomoxir ließ sich für keine Bedingung eine signifikante Änderung der SR Ca2+-Transportaktivität im Vergleich zur SO-Gruppe feststellen. Für den durch Western-Blot Analyse ermittelten Proteinspiegel zeigte sich im Etomoxir-behandelten Kollektiv kein signifikanter Abfall. Hemmung der CPT-1 über mehrere Wochen ging also mit einer erhöhten Konzentration an SERCA2a einher. Das Ergebnis ist folgendermaßen zu interpretieren: Unter der 6-wöchigen Inhibition der CPT-1 kam es anscheinend zu einer verstärkten Expression von SR Ca2+-Transportmolekülen, deren Konzentration aber nicht die in der Vergleichsgruppe SO erreichte. Die unter Etomoxir-Behandlung erhöhte Ca2+-ATPase-Konzentration erklärt die beobachteten verbesserten Ca2+-Transportraten. Allerdings muß einschränkend gesagt werden, daß die Einzelwerte für die Transportraten gerade im Etomoxir-Kollektiv einer starken Streuung unterworfen waren. Die Ursache hierfür ist unklar. Eventuell reagierte das Myokard der Versuchstiere individuell auf die Gabe von Etomoxir. Darüber hinaus ist nochmals auf die geringere Infarktgröße in der Etomoxir-Gruppe hinzuweisen. Ein weniger geschädigter Herzmuskel vermag eine größere Menge Ca2+ pro Zeiteinheit in das SR zu pumpen, wie eindrucksvoll in einer Studie nachgewiesen werden konnte (2) . In vorliegender


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Arbeit ließ sich die Wechselbeziehung zwischen Infarktgröße und Oxalat-stimulierter SR Ca2+-Transportrate deutlich zeigen ( Abb. 15 ).

Darüber hinaus konnte in allen drei Gruppen kein Unterschied in der maximalen Stimulation des SR Ca2+-Transportes durch Zugabe von katalytischer Untereinheit der Proteinkinase A gesehen werden. Es wird deutlich, daß die Proteinkinase A einen wesentlichen Faktor für die Phosphorylierung von Phospholamban und der Aktivierung der SERCA2 darstellt. Mögliche Schädigungen der Signaltransduktion nach Myokardinfarkt scheinen demzufolge keinen Einfluß auf die Regulation der SR Ca2+-Pumpfunktion durch PKA-abhängige Phosphorylierung von Phospholamban zu haben.

Im folgenden soll beschrieben werden, wie sich der SR Ca2+-Transport und die semiquantitative Bestimmung der SERCA2a verglichen mit anderen Publikationen darstellen. Hinzu kommt die Betrachtung von in dieser Arbeit nicht ermittelten SERCA2a-mRNA-Spiegel. In dem Modell der linksventrikulären Drucküberlastung, das nicht ohne weiteres übertragbar ist auf das Infarktmodell, kam es nach kurzer Zeit zu einer Hypertrophie der linken Herzkammer (15) . Einen Monat nach Operation sank der SR Ca2+-Transport in stark hypertrophierten Herzen im Vergleich zur SO-Gruppe signifikant. Damit korrelierte ein erniedrigter SERCA2a-mRNA-Spiegel, dem als Ursache vermutlich eine verminderte Expression des die Ca2+-ATPase kodierenden Gens zugrunde lag. Daneben war der SERCA2a-Proteinspiegel deutlich abgesunken. Bei gemäßigter Hypertrophie, die definiert wurde für alle Tiere mit einem LV/KG-Quotienten kleiner 2.6, erfolgte keine Änderung im Protein- und mRNA-Spiegel. Lediglich die SR Ca2+-Transportrate zeigte geringere Werte. Es kann der Schluß gezogen werden, daß nur bei starker Hypertrophie des Myokards eine verminderte Ca2+-Transportrate mit einen erniedrigten SERCA2a-mRNA-Spiegel einhergeht.

Das gleiche Hypertrophiemodell wurde in einer anderen Studie zur Untersuchung der Wirkung von Etomoxir herangezogen (81) . Hierbei ergab sich unter 12-13wöchiger Behandlung mit Etomoxir ein Wiederanstieg der gesunkenen SR Ca2+-stimulierten ATPase-Aktivität. Die Hemmung der CPT-1 steigerte die Ca2+-ATPase-Aktivität von unbehandelten, drucküberlasteten Herzen auf fast den dreifachen Wert. Zarain-Herzberg und Mitarbeiter berichteten über eine Steigerung der kardialen SR Ca2+-ATPase nach acht Wochen Behandlung mit Etomoxir im Vergleich zu drucküberlasteten Tieren ohne Behandlung. Ebenso deutlich fiel das Ergebnis für die Untersuchung der SERCA2a-mRNA aus (103) . Inhibition der CPT-1


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bewirkt diesen beiden Arbeiten zufolge in drucküberlasteten Herzen eine erhöhte Expression der SERCA2a.

Das Modell der linksventrikulären Drucküberlastung ist allerdings, wie schon oben bemerkt, nur bedingt übertragbar auf die kompensatorische Massenzunahme des Herzens nach Myokardinfarkt. Es ist weitgehend unklar, ob die myokardialen Wachstumsfaktoren in beiden Modellen die gleichen sind. Daher stellt sich folgende Frage: Wie verhält sich die für die Ca2+-Homöostase so wichtige SR Ca2+-ATPase nach chronischem Infarkt? Zwei Studien versuchten darauf eine Antwort zu geben (102) ; (2) . In beiden Arbeiten sind Messungen vier, acht und sechzehn Wochen nach Infarkt durchgeführt worden. Bei Afzal und Dhalla war in allen LV-Homogenaten mit einer LV-Mindestinfarktgröße von 15 % die SR Ca2+-Aufnahme signifikant vermindert (2) . Die Arbeit von Zarain-Herzberg enthält die Darstellung der SERCA2a-mRNA- und Proteinspiegel. Der Ribonukleinsäurespiegel nahm schon nach vier Wochen merklich ab und blieb auch acht und sechzehn Wochen nach MI vermindert. Dagegen war die Proteinkonzentration nur nach acht und sechzehn Wochen signifikant gesenkt (102) . Es scheint, daß die Analyse der mRNA sowie der Transportrate für Ca2+ in das SR ein sensitiverer Marker für eine Schädigung des Myokards ist als der SERCA2a-Proteinspiegel. Warum die Proteinkonzentration längere Zeit nach MI erhöht bleibt ist nicht bekannt. Nach dem bisherigen Kenntnisstand in der Literatur ist die Langzeitwirkung von Etomoxir auf die SR Ca2+-ATPase-Aktivität bei infarziertem Myokard bislang nicht untersucht worden.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die Ca2+-Rückbindung in das SR unter 6-wöchiger Behandlung mit Etomoxir verbessert werden konnte. Dies zeigte sich in einem höheren SERCA2a-Proteinspiegel und verbesserten SR Ca2+-Transportraten, jeweils im Vergleich zu dem unbehandelten Kollektiv mit Myokardinfarkt.


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