Dokument: Zusammenhang von schwerer Anämie mit niedrigerer myokardialer mitochondrialer oxidativer Kapazität

Titel:	Zusammenhang von schwerer Anämie mit niedrigerer myokardialer mitochondrialer oxidativer Kapazität
Weiterer Titel:	Association between severe anemia and impaired myocardial mitochondrial oxidative capacity
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=73690
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20260702-140515-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kunzelmann, Tobias Adrian [Autor]
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Beitragende:	Prof. Dr. med. Polzin, Amin [Gutachter] PD Dr. med. Buchbender, Christian [Gutachter]
Stichwörter:	Herzinsuffizienz, Anämie, Mitochondrien, Respirometrie, heart failure, anemia, mitochondrial respiration, high reoslution respirometry
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Anämie ist eine häufige Komorbidität der Herzinsuffizienz (HI) und erhöht sowohl das Risiko, an einer HI zu erkranken, als auch Morbidität und Mortalität bei vorliegender HI. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind bisher jedoch nicht vollständig geklärt. Bisherige Forschung konnte zeigen, dass eine myokardiale mitochondriale Dysfunktion eine Schlüsselrolle in der Pathogenese der HI spielt, doch bisher gibt es keine Studie, die den Zusammenhang zwischen Anämie und myokardialer mitochondrialer Funktion direkt untersucht. Zwischen Mai 2016 und Oktober 2022 wurden für die vorliegende Arbeit (i) 130 herztransplantierte Menschen ohne Abstoßungsreaktion oder HI rekrutiert, bei denen endomyokardiale Biopsien (EMBs) entnommen wurden, sowie (ii) 152 Menschen mit nichtischämischer HI, bei denen EMBs entnommen wurden, und (iii) 38 Menschen mit ischämischer terminaler HI, bei denen ein left ventricular assist device (LVAD) implantiert wurde. Endomyokardiales Gewebe wurde aus EMBs oder chirurgisch entferntem Gewebe gewonnen, mit Saponin permeabilisiert und der hochauflösenden Respirometrie (HRR) zugeführt. Oxidative Phosphorylierungs- (OXPHOS-) Kapazität und electron transfer system (ETS-) Kapazität wurden als Marker für die mitochondriale oxidative Kapazität gemessen und die respiratory control ratio (RCR) als Marker für die mitochondriale Kopplungseffizienz berechnet. In Herzgewebe aus LVAD-Implantationen wurde außerdem die Citrat-Synthase-Aktivität (CSA) als Marker des Mitochondriengehaltes bestimmt. Zusätzlich wurde die Hämoglobin- (Hb-) Konzentration aus Blutproben ermittelt. Jede Kohorte wurde in eine Anämiegruppe (Hb < 10 g / dl) und eine Kontrollgruppe (Hb ≥ 10 g / dl) unterteilt. Mithilfe unabhängiger t-Tests wurden die Gruppen auf Unterschiede hinsichtlich mitochondrialer oxidativer Kapazität, Kopplungseffizienz und Mitochondriengehalt untersucht und es wurde getestet, ob die genannten Variablen mit der Hb-Konzentration korrelierten. In (i) herztransplantierten Menschen ohne HI war Anämie unabhängig von anderen Faktoren mit einer niedrigeren OXPHOS-Kapazität und ETS-Kapazität bei erhaltener RCR assoziiert und die Hb-Konzentration korrelierte unabhängig von anderen Faktoren mit OXPHOS-Kapazität und ETS-Kapazität, nicht aber mit der RCR. In (ii) Menschen mit nichtischämischer HI unterschieden sich OXPHOS-Kapazität, ETS-Kapazität und RCR nicht zwischen Anämie- und Kontrollgruppe und korrelierten nicht mit der Hb-Konzentration. Dilatative Kardiomyopathie (DCM) und Myokarditis waren die häufigsten Ursachen für nichtischämische HI; in diesen Subkohorten korrelierte die Hb-Konzentration nicht mit OXPHOS-Kapazität, ETS-Kapazität oder RCR. In (iii) Menschen mit ischämischer HI war Anämie unabhängig von anderen Faktoren mit einer starken Erniedrigung der RCR und einer tendenziellen nicht statistisch signifikanten Verringerung von OXPHOS-Kapazität, ETS-Kapazität und CSA assoziiert. Die Hb-Konzentration korrelierte mit der RCR, sowie tendenziell mit OXPHOS-Kapazität, ETS-Kapazität und CSA. Die vorliegende Arbeit zeigt erstmals eine direkte Assoziation zwischen Anämie und verringerter myokardialer mitochondrialer Funktion in Menschen ohne HI und Menschen mit ischämischer terminaler HI, nicht aber in Menschen mit nichtischämischer HI. Weitere Studien sind notwendig, um zu prüfen, ob eine Korrektur der Anämie die mitochondriale Funktion verbessert und die Entwicklung und das Voranschreiten von HI verlangsamt. Anemia is a common comorbidity in heart failure (HF) which increases both the risk of developing HF as well as morbidity and mortality after the onset of HF. However, the underlying pathomechanisms are incompletely understood. While it has been shown that myocardial mitochondrial dysfunction plays a key role in the pathogenesis of HF, there has been no study yet to investigate the link between anemia and myocardial mitochondrial dysfunction. Between May 2016 and October 2022, (i) 130 heart transplanted humans without HF or transplant rejection undergoing endomyocardial biopsy (EMB), (ii) 152 humans with non-ischemic HF undergoing EMB, and (iii) 38 humans with ischemic terminal heart failure undergoing left ventricular assist device (LVAD) surgery were enrolled. Endomyocardial tissue was harvested from EMBs or surgically excised heart tissue, permeabilized with saponin and used for high-resolution respirometry (HRR). Oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity and electron transfer system (ETS) capacity were measured as markers of mitochondrial oxidative capacity and the respiratory control ratio (RCR) was calculated as a marker of mitochondrial coupling efficiency. Histological analysis was used to identify underlying diseases in humans with non-ischemic HF. Heart tissue harvested from LVAD surgery was used to measure citrate synthase activity (CSA) as a marker of mitochondrial content. Additionally, blood samples were taken, and hemoglobin (Hb) concentration was measured. Each cohort was divided into an anemia group (Hb < 10 g / dl) and a control group (Hb ≥ 10 g / dl) and independent t-tests were used to investigate differences in mitochondrial oxidative capacity, coupling efficiency and content. Moreover, correlation analysis was used to investigate the association between Hb and mitochondrial oxidative capacity, coupling efficiency and content. In (i) heart transplanted humans without HF, anemia was associated with lower OXPHOS capacity and ETS capacity independently of other variables while RCR was preserved. Hb concentration independently correlated with OXPHOS capacity and ETS capacity, but not with RCR. In (ii) humans with non-ischemic HF, OXPHOS capacity, ETS capacity and RCR did not differ between the anemia group and the control group. Hb concentration did not correlate with OXPHOS capacity, ETS capacity or RCR. The most frequent underlying diseases in humans with non-ischemic HF were dilatative cardiomyopathy (DCM) and myocarditis. In humans with DCM and humans with myocarditis, Hb concentration did not correlate with OXPHOS capacity, ETS capacity, or RCR. In (iii) humans with ischemic terminal HF, anemia was associated with strongly impaired RCR independently of other variables while OXPHOS capacity, ETS capacity, and CSA were not significantly lower in comparison to humans without anemia. Hb concentration correlated with RCR independently of other variables, but not significantly with OXPHOS capacity, ETS capacity, or CSA. This study is the first to show a direct association between anemia and impaired myocardial mitochondrial function in humans without HF and in humans with ischemic terminal HF, but not in humans with non-ischemic HF. Further research is needed to investigate whether therapeutic correction of anemia enhances mitochondrial function and slows down development and progression of HF.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Bezug:	Düsseldorf, 2016-2026
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	02.07.2026
Dateien geändert am:	02.07.2026
Promotionsantrag am:	18.01.2026
Datum der Promotion:	18.06.2026