Dokument: Experimentelle Untersuchungen zum Ischämie- und Reperfusionsschaden am isoliert perfundierten Rattenherzen – neue pharmakologische Optionen der myokardialen Protektion

Titel:	Experimentelle Untersuchungen zum Ischämie- und Reperfusionsschaden am isoliert perfundierten Rattenherzen – neue pharmakologische Optionen der myokardialen Protektion
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=66429
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20240923-083104-3
Kollektion:	Publikationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Habilitation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr.med. Ströthoff, Martin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,99 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 27.09.2024 / geändert 27.09.2024
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibung:	Der akute Myokardinfarkt mit der Folge eines Ischämie- und Reperfusionsschadens (I/R-Schaden) zählt weltweit zu den führenden Todesursachen. Daher ist es von großer klinischer Bedeutung neue therapeutische Strategien zu entwickeln, die das Myokard vor einem I/R-Schaden und dessen Folgen schützen können. Der effektivste endogene Mechanismus den I/R-Schaden zu minimieren ist die ischämische Konditionierung. Dabei lösen kurze, nicht-letale Ischämie- und Reperfusionszyklen am Herzen kardioprotektive Mechanismen in den Kardiomyozyten aus. Das Ausmaß der induzierten Kardioprotektion ist unter anderem anhand einer signifikanten Infarktgrößenreduktion messbar. Außer durch ischämische Stimuli können kardioprotektive Signalwege auch mittels Pharmaka sowohl vor (pharmakologische Präkonditionierung) als auch nach (pharmakologische Postkonditionierung) einer Myokardischämie aktiviert werden. Die genauen Mechanismen sind trotz intensiver Forschung bisher nicht vollständig verstanden. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, neue Möglichkeiten der pharmakologischen Konditionierung zu evaluieren und mögliche zugrundeliegende Mechanismen aufzuklären. Dazu wurde die kardioprotektive Potenz von Ramelteon, einem Melatonin-Rezeptor-Agonisten, und Omecamtiv mecarbil, einem neu entwickelten Inotropikum analysiert. Die Untersuchungen wurden in vitro an isoliert perfundierten Herzen von männlichen Wistar Ratten durchgeführt. Die Herzen wurden an einer Langendorff-Anlage mit Krebs-Henseleit Puffer bei einem konstanten Druck von 80 mmHg perfundiert. Alle Herzen durchliefen eine Globalischämie von 33 Minuten, gefolgt von einer 60-minütigen Reperfusionsphase. Die entsprechenden Pharmaka wurden über 10 Minuten je nach Versuchsprotokoll vor bzw. nach der Globalischämie appliziert. Am Versuchsende wurde die Infarktgröße mittels Triphenyltetrazoliumchlorid-Färbung (TTC-Färbung) bestimmt und verblindet planimetrisch ausgewertet. Bei den vorliegenden Untersuchungen lag der Fokus auf der Suche nach dosisabhängigen Effekten und möglichen Mechanismen bzw. zugrundeliegenden Signalkaskaden. In der ersten Publikation wurde gezeigt, dass Ramelteon eine Kardioprotektion im Sinne einer Postkonditionierung auslöst. Die gemessene Infarktgrößenreduktion war vergleichbar mit der hier bestätigten protektiven Wirkung durch Melatonin. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Ramelteon-induzierte Kardioprotektion über Melatonin-Rezeptoren vermittelt wird, da eine gleichzeitige Gabe von Luzindol, einem Melatonin-Rezeptor Antagonist, die Kardioprotektion vollständig aufhob. Die zweite Publikation zeigte darauf aufbauend, dass Ramelteon auch durch Applikation vor der Ischämie, im Sinne einer Präkonditionierung, kardioprotektiv wirkt. Dabei war ab einer Ramelteon Konzentration von 0,03 µM eine signifikante Infarktgrößenreduktion nachweisbar. Niedrigere Konzentrationen waren nicht kardioprotektiv und höhere Konzentrationen führten nicht zu einem stärkeren protektiven Effekt. Die so ermittelte niedrigste protektive Konzentration von Ramelteon wurde eingesetzt zur Untersuchung einer möglichen Beteiligung mitochondrialer Kaliumkanäle an der Protektion durch Ramelteon. Hierfür wurde der mKCa-Kanal Inhibitor Paxillin und der mKATP-Kanal Inhibitor 5-HD mit Ramelteon (0,03 µM) kombiniert appliziert. Die vollständige Aufhebung der Infarktgrößenreduktion, sowohl durch den mKCa-Kanal Inhibitor Paxillin als auch durch 5-HD, als mKATP-Kanal Inhibitor, weist auf die entscheidende Beteiligung beider mitochondrialer Kaliumkanäle an der protektiven Signalkaskade von Ramelteon hin. Zur weiteren Aufklärung der Signalvermittlung wurde in der dritten Publikation die Beteiligung von PKG und Akt an der Ramelteon-induzierten protektiven Kaskade untersucht. Hierfür wurde Ramelteon zusammen mit dem PKG-Inhibitor KT5823 oder dem Akt-Inhibitor MK2206 appliziert. Sowohl die Inhibition von PKG als auch von Akt hob die Ramelteon-induzierten protektiven Effekte vollständig auf. Zudem konnte gezeigt werden, dass PKG im protektiven Signalweg nachgeschaltet zu Akt gelegen sein muss und dass beide Kinasen proximal des mKCa-Kanals vorgeschaltet sind. Die vierte Publikation diente der Identifikation der Signalkaskade und zeigte, dass sowohl der Melatonin-Rezeptor Typ 2 (MT2-Rezeptor) als auch reaktive Sauerstoffspezies essenziell sind für die Vermittlung kardioprotektiver Signale durch Ramelteon. Die kardioprotektiven Eigenschaften von Omecamtiv mecarbil konnten erstmals in der fünften Publikation dargestellt werden. Omecamtiv mecarbil ist ein neu entwickeltes Inotropikum, das zukünftig eine weitere Therapieoption bei Herzinsuffizienz mit reduzierter Ejektionsfraktion darstellen soll. Omecamtiv mecarbil induzierte einen kardioprotektiven Effekt. Dabei wurde die Konzentration von 10 µM als niedrigste protektive Konzentration ermittelt. Weiterhin wurde gezeigt, dass Omecamtiv mecarbil diesen protektiven Effekt durch Applikation sowohl vor als auch nach der Globalischämie auslösen kann. Zusammenfassend zeigen die Untersuchungen mit Ramelteon und Omecamtiv mecarbil erstmals die kardioprotektiven Eigenschaften der beiden Pharmaka und eröffnen damit neue Möglichkeiten der pharmakologischen Konditionierung. Trotz der großen Anzahl an Studien, die zur Kardioprotektion veröffentlicht wurden, sind zum einen die genauen Mechanismen nicht vollständig verstanden und zum anderen konnten die vielversprechenden experimentellen Daten die klinische Erwartungshaltung nicht erfüllen. Dies scheint durch vielfache Einflussfaktoren wie beispielsweise Patientenalter, Komedikation und Komorbidität begründet zu sein. Die vorliegenden Ergebnisse sollen daher zum besseren Verständnis der pharmakologischen Konditionierung beitragen und neue Möglichkeit der klinischen Anwendbarkeit aufzeigen. Speziell bei Ramelteon konnten beteiligte Proteine und Mechanismen der protektiven Signalkaskade identifiziert werden. Dieses bessere Verständnis bietet die Möglichkeit einer zielgerichteten, auf den jeweiligen Patienten abgestimmte Kardioprotektion, die möglicherweise in der Zukunft etabliert werden könnte.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	23.09.2024
Dateien geändert am:	27.09.2024