Dokument: Einfluss der erythrozytären und endothelialen eNOS auf die trainingsinduzierten Veränderungen der kardialen und endothelialen Funktion sowie der Kardioprotektion
| Titel: | Einfluss der erythrozytären und endothelialen eNOS auf die trainingsinduzierten Veränderungen der kardialen und endothelialen Funktion sowie der Kardioprotektion | |||||||
| Weiterer Titel: | Influence of erythrocytic and endothelial eNOS on exercise-induced changes in cardiac and endothelial function and cardioprotection. | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=63437 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20230824-103252-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Niederst, Jean-Luc [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Univ.-Prof. Dr. med. Kelm, Malte [Betreuer/Doktorvater] PD Dr. Dr. med. Heinen, André [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Hintergrund: Regelmäßiges körperliches Training induziert eine verbesserte kardiale und vaskuläre Funktion und schützt vor Myokardinfarkten. Durch Dysfunktion der endothelialen NO-Synthase (eNOS) sind die positiven kardiovaskulären Effekte des körperlichen Trainings deutlich reduziert. Die genaue Rolle der eNOS in Erythrozyten (RBC eNOS) im Vergleich zur Endothelzell-eNOS (EC eNOS) ist weiterhin unbekannt. Hypothese: Die Hypothese dieser Arbeit ist, dass die RBC eNOS ebenso wie die EC eNOS einen signifikanten Beitrag zu trainingsinduzierten Veränderungen der kardiovaskulären Funktion leisten und das kardiale Outcome nach Ischämie/Reperfusion (I/R) verbessern. Methoden: Um diese Effekte vom Einfluss der eNOS der Endothelzellen abzugrenzen, werden Mäuse verglichen, denen eNOS entweder in RBCs (RBC eNOS KO) oder ECs (EC eNOS KO) fehlt. Die verschiedenen Linien und ihre Kontrollen wurden getrennt in eine Gruppe, die vier Wochen Training im Laufrad absolvierte und eine, die singularisiert gehalten wurde (Kontrollgruppe). Änderungen der kardialen und endothelialen Funktion in trainierten und inaktiven Mäusen wurden mit transthorakaler Echokardiographie (TTE) und flussvermittelter Vasodilatation (FMD) untersucht. Als Maß für körperliche Aktivität und Effizienz der Bewegung wurde die Abweichung der Citratsynthase-Aktivität im Musculus Soleus bestimmt. Zudem wurden die Mäuse einer myokardialen Ischämie/Reperfusion (I/R)-Operation unterzogen und die kardiale Funktion nach 24 Stunden der Reperfusion erneut mittels TTE untersucht. Ergebnisse: Körperliches Training bewirkte in Wildtypen (WT) eine Verbesserung der kardialen Funktion, ausgedrückt durch eine signifikante Erhöhung des Schlagvolumens (SV) und tendenziell des Herzzeitvolumens (HZV; n=11-9, p<0,05 für SV, p= 0,058 für HZV, ungepaarter t-test). In RBC eNOS KO Mäusen führte körperliches Training dazu, das enddiastolische (EDV) und endsystolische Volumen (ESV) zu erhöhen, erreichte aber keine statistische Signifikanz (n=5, p= 0,123 für EDV, p=0,153 für ESV, ungepaarter t-Test). Hingegen blieb in endothelialen eNOS KO Mäusen ein trainingsinduzierter Effekt aus (n=5, p>0,05, ungepaarter t-Test). Die FMD verbesserte sich nach körperlichem Training leicht in Wildtypen und der RBC eNOS KO Gruppe. Ein positiver Effekt auf die endotheliale Funktion durch körperliche Aktivität konnte in EC eNOS KO Mäusen nicht beobachtet werden. In der Post-Infarkt Echokardiographie konnten die Wildtypen eine signifikant verbesserte Kardioprotektion durch Training entwickeln, nachgewiesen durch ein signifikant erhöhtes EDV, SV und HZV (n=10-9, p<0,05, ungepaarter t-Test). RBC eNOS defiziente Mäuse zeigten eine signifikant verbesserte trainingsinduzierte Erholung nach Infarkt (n=5, p<0,05 für EF, ungepaarter t-Test), in der EC eNOS KO Gruppe gab es keinen Unterschied zwischen Trainings- und singularisierten inaktiven Mäusen (n=4-5, P=0,56 für SV, ungepaarter t-Test). Zusammenfassung und Schlussfolgerung: Die Ergebnisse bestätigen, dass moderates körperliches Training zu einer verbesserten kardiovaskulären Funktion und zu einem besseren Outcome nach ischämischem Infarkt beiträgt. Ein Ausschalten der erythrozytären eNOS verringert diesen Effekt nur geringfügig, weshalb diese nur eine wesentlich untergeordnete Rolle in trainingsinduzierten kardiovaskulären Funktionsänderungen und der Kardioprotektion zu spielen scheint. Im Gegensatz dazu führt der Ausfall der endothelialen eNOS zu einem Verlust der positiven Effekte nach körperlicher Tätigkeit. Zusammenfassend betrachtet deuten die Daten daraufhin, dass die eNOS in vaskulären Endothelzellen eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der kardiovaskulären Funktion sowie Kardioprotektion nach moderatem körperlichem Training spielt.Background: Regular physical training induces improved cardiac and vascular function and protects against myocardial infarction. Dysfunction of endothelial NO synthase (eNOS) markedly reduces the beneficial cardiovascular effects of exercise training. The exact role of red blood cell eNOS (RBC eNOS) compared with endothelial cell eNOS (EC eNOS) remains unknown.
Hypothesis: The hypothesis of this work is that RBC eNOS, like EC eNOS, contribute significantly to exercise-induced changes in cardiovascular function and improve cardiac outcome after ischemia/reperfusion (I/R). Methods: To delineate these effects from the influence of endothelial cell eNOS, mice lacking eNOS in either RBCs (RBC eNOS KO) or ECs (EC eNOS KO) were compared. The different lines and their controls were separated into a group that underwent four weeks of training in a running wheel and one that was kept singularized (controls). Changes in cardiac and endothelial function in trained mice and controls were assessed with transthoracic echocardiography (TTE) and flow-mediated vasodilation (FMD). As a measurement of physical acticity and exercise efficiency, the deviation of citrate synthase activity in the soleus muscle was determined. In addition, mice underwent myocardial ischemia/reperfusion (I/R) surgery and cardiac function was reassessed by TTE after 24 hours of reperfusion. Results: Physical training significantly improved cardiac function in wild-type (WT) subjects as expressed by increase in stroke volume (SV) and cardiac output (CO; n=11-9, p<0.05 for SV, p=0.058 for CO, unpaired t-test). In RBC eNOS KO mice, physical training tended to increase end-diastolic volume (EDV) and end-systolic volume (ESV) but did not reach statistical significance (n=5, p= 0.123 for EDV, p=0.153 for ESV, unpaired t-test). In contrast, an exercise-induced effect was absent in endothelial eNOS KO mice (n=5, p>0.05, unpaired t-test). FMD improved slightly after physical training in wild-type and RBC eNOS KO group. A positive effect on endothelial function by physical activity was not observed in EC eNOS KO mice. In post-infarction echocardiography, wild types were able to develop significantly improved cardioprotection by exercise, evidenced by significantly increased EDV, SV and CO (n=10-9, p<0.05, unpaired t-test). RBC eNOS deficient mice showed improved exercise-induced recovery after infarction (n=5, p<0,05 for EF, unpaired t-test), in the EC eNOS KO group there was no difference between exercise and singularized inactive mice (n=4-5, P=0.56 for SV, unpaired t-test). Conclusion: The results confirm that moderate physical training contributes to improved cardiovascular function and outcome after ischemic infarction. Knockout of erythrocytic eNOS only slightly reduces this effect, and therefore it seems to play only a small role in exercise-induced cardiovascular function changes and cardioprotection. In contrast, knockout of endothelial eNOS results in a loss of beneficial effects after exercise. In summary, the data suggest that eNOS in vascular endothelial cells plays a key role in improving cardiovascular function as well as cardioprotection after moderate exercise training. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 24.08.2023 | |||||||
| Dateien geändert am: | 24.08.2023 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 04.05.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 17.08.2023 |
