@article{LotzHerrmannNotzetal.2021,
  author    = {Lotz, Christopher and Herrmann, Johannes and Notz, Quirin and Meybohm, Patrick and Kehl, Franz},
  title     = {Mitochondria and pharmacologic cardiac conditioning — At the heart of ischemic injury},
  series = {International Journal of Molecular Sciences},
  volume    = {22},
  journal   = {International Journal of Molecular Sciences},
  number    = {6},
  issn      = {1422-0067},
  doi       = {10.3390/ijms22063224},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-285368},
  year      = {2021},
  abstract  = {Pharmacologic cardiac conditioning increases the intrinsic resistance against ischemia and reperfusion (I/R) injury. The cardiac conditioning response is mediated via complex signaling networks. These networks have been an intriguing research field for decades, largely advancing our knowledge on cardiac signaling beyond the conditioning response. The centerpieces of this system are the mitochondria, a dynamic organelle, almost acting as a cell within the cell. Mitochondria comprise a plethora of functions at the crossroads of cell death or survival. These include the maintenance of aerobic ATP production and redox signaling, closely entwined with mitochondrial calcium handling and mitochondrial permeability transition. Moreover, mitochondria host pathways of programmed cell death impact the inflammatory response and contain their own mechanisms of fusion and fission (division). These act as quality control mechanisms in cellular ageing, release of pro-apoptotic factors and mitophagy. Furthermore, recently identified mechanisms of mitochondrial regeneration can increase the capacity for oxidative phosphorylation, decrease oxidative stress and might help to beneficially impact myocardial remodeling, as well as invigorate the heart against subsequent ischemic insults. The current review highlights different pathways and unresolved questions surrounding mitochondria in myocardial I/R injury and pharmacological cardiac conditioning.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schmidt2011,
  author    = {Schmidt, Johannes},
  title     = {Die Beteiligung der Peroxisomen-Proliferator-aktivierten Rezeptoren α und γ am zweiten Fenster der Desfluran-induzierten Pr{\"a}konditionierung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-57320},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Der perioperative Myokardinfarkt ist eine der Hauptursachen perioperativer Morbidit{\"a}t und Mortalit{\"a}t, wobei bis zu 40\% der Patienten an einem akuten Ereignis versterben. Eine der Hauptaufgaben der an{\"a}sthesiologischen Forschung besteht daher in der Entwicklung neuer, verbesserter Strategien sowohl in der Erkennung und Prophylaxe als auch in der Therapie perioperativer Myokardisch{\"a}mien. In einer wegweisenden Studie zeigten Kersten et al. 1997 erstmals einen kardioprotektiven Effekt f{\"u}r volatile An{\"a}sthetika: Die Verabreichung von Isofluran vor der Induktion eines Isch{\"a}mie-Reperfusions-Schadens (I/R-Schaden) f{\"u}hrte zu einer signifikanten Reduktion der resultierenden Infarktgr{\"o}ße. Diese kardioprotektiven Eigenschaften wurden in der Folge auch f{\"u}r andere volatile An{\"a}sthetika aufgezeigt, ebenso wie die Induktion eines zweiten Fensters der Pr{\"a}konditionierung (SWOP) beginnend 24h post-donum. Essentielle molekulare Mechanismen der protektiven Signalkaskade sind hierbei u.a. eine gesteigerte Synthese von Prostaglandinen sowie die erh{\"o}hte Produktion von Stickstoffmonoxid (NO). Vergleichbare NO-abh{\"a}ngige, kardioprotektive Wirkungen zeigen sich ebenso f{\"u}r Agonisten der Peroxysomen-Proliferator-aktivierten Rezeptoren (PPAR) α und γ. Die PPAR sind Transkriptionsfaktoren, die nach Liganden-vermittelter Aktivierung (u.a. 15d-Prostaglandin J2, 15d-PGJ2) ihre Wirkungen entfalten. Daher testeten wir die Hypothese, dass das zweite Fenster der Desfluran-induzierten Pr{\"a}konditionierung durch eine erh{\"o}hte Produktion von 15d-PGJ2 mit der nachfolgenden Aktivierung von PPAR α und γ vermittelt wird. Die Experimente wurden in einem etablierten in-vivo Herzinfarktmodell des Kaninchens durchgef{\"u}hrt. M{\"a}nnliche weiße Neuseeland-Kaninchen wurden randomisiert 6 Gruppen zugeteilt. Alle Tiere erhielten eine 30-min{\"u}tige Okklusion der linken Koronararterie (KAO) gefolgt von einer 3-st{\"u}ndigen Reperfusion. Zwei Gruppen erhielten entweder Desfluran (1.0 MAC, DES) oder Raumluft (Kontrolle, KON) 24h vor KAO. In weiteren Gruppen erhielten die Tiere den PPARα-Antagonisten GW6471 oder den PPARγ-Antagonisten GW9662, jeweils alleine (GW6471 bzw. GW9662) oder in Kombination mit vorheriger Desfluranapplikation (DES+GW6471 bzw. DES+GW9662). Die Infarktgr{\"o}ße (IS/AAR) wurde nach Bestimmung des Isch{\"a}mieareals (AAR) und des Infarktareals (IS) gravimetrisch nach TTC-F{\"a}rbung ermittelt. Sechs identische Gruppen wurden instrumentiert zur Entnahme des Herzens und anschließender Analyse der PPAR-DNA-Bindungsaktivit{\"a}t sowie der Gewebekonzentrationen von 15d-PGJ2 und NO mittels spezifischer Assays. Als Ergebnis zeigte sich eine signifikant reduzierte Herzinfarktgr{\"o}ße (DES 42,2±3,1\%* vs. KON 61,8±2,8\%; *p<0,05) 24h nach der Applikation des volatilen An{\"a}sthetikums. Dieser kardioprotektive Ph{\"a}notyp war begleitet von einer erh{\"o}hten PPAR-DNA-Bindungsaktivit{\"a}t (DES 289,9±33RLU* vs. KON 102,9±18RLU, *p<0,05), als auch erh{\"o}hten Gewebskonzentrationen von 15d-PGJ2 (DES 224,4±10,2pg/ml* vs. KON 116,9±14,2pg/ml) und NO (DES 14,9±0,7μM* vs. KON 5,4±0,7μM). Unter spezifischer pharmakologischer Blockade von PPARα oder PPARγ kam es zum Verlust dieser protektiven Effekte, wobei sowohl die Infarktgr{\"o}ßenreduktion (DES+GW6471 60,0±2,8\% bzw. DES+GW9662 56,5±2,9\%), als auch die Elevation der PPAR-DNA-Bindungsaktivit{\"a}t (DES+GW6471 128,1±20,9RLU bzw. DES+GW9662 91,2±31RLU) und der myokardialen NO Konzentrationen (DES+GW6471 5,7±0,3μM bzw. DES+GW9662 5,9±0,9μM) aufgehoben wurde. Unbeeinflusst von der Blockade der PPAR blieb der durch Desfluran erh{\"o}hte 15d-PGJ2-Spiegel (DES+GW6471 199,5±8,1pg/ml* und DES+GW9662 179,0±11,7pg/ml*; p<0,05 vs. KON). Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass das zweite Fenster der Desfluran-induzierten Pr{\"a}konditionierung durch die Aktivierung der PPARα und γ vermittelt wird. Die Applikation von Desfluran scheint hierbei durch die erh{\"o}hte Produktion von 15d-PGJ2 eine Signalkaskade in Gang zu setzen, welche nicht nur in der Aktivierung von PPARα und PPARγ resultiert, sondern ebenso durch die konsekutiv erh{\"o}hte myokardiale Verf{\"u}gbarkeit von NO die Kardioprotektion vermittelt.},
  subject      = {Pr{\"a}konditionierung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schnupp2010,
  author    = {Schnupp, Verena},
  title     = {Die Rolle der Calcium/Calmodulin Kinase II in der Desfluran-induzierten Pr{\"a}konditionierung und der Kardioprotektion durch Metoprolol},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52732},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Pr{\"a}konditionierung ist ein endogener Schutzmechanismus, bei dem die Toleranz einer Zelle gegen die Auswirkungen eines sp{\"a}teren isch{\"a}mischen Schadens erh{\"o}ht wird. Volatile An{\"a}sthetika sind in der Lage den durch die Isch{\"a}mie verursachten Gewebsschaden zu vermindern, indem sie diesen Schutzmechanismus aktivieren. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der CaMK II in der An{\"a}sthetika-induzierten Pr{\"a}konditionierung und in der durch Metoprolol vermittelten Kardioprotektion, sowie der dosisabh{\"a}ngige Effekt von Metoprolol auf die Kardioprotektion und die Desfluran-induzierte Pr{\"a}konditionierung. Dazu wurde der spezifische Inhibitor der CaMK II, KN-93, sowie der kardioselektive Betablocker Metoprolol in verschiedenen Dosierungen, jeweils vor der Koronarokklusion alleine oder zusammen mit Desfluran, verabreicht. Die Versuche wurden in einem in vivo Herzinfarktmodell an weißen Neuseelandkaninchen durchgef{\"u}hrt. Die Resultate dieser Untersuchungen ergaben, dass KN-93 die Infarktgr{\"o}ße nicht reduzierte und die Desfluran-induzierte Pr{\"a}konditionierung aufgehoben wurde. Die effektive Hemmung der CaMK II wurde durch Western blot Analysen best{\"a}tigt. Die weiteren Ergebnisse ergaben, dass erst eine Metoprolol-Dosis von 1,75 mg/kg und 2,5 mg/kg die Myokardinfarktgr{\"o}ße signifikant verminderte. Die Western blot Analyse zeigte eine effektive Blockade beider Phosphorylierungsstellen des PLB. Außerdem wurde die Desfluran-induzierte Pr{\"a}konditionierung durch 0,2 mg/kg Metoprolol abgeschw{\"a}cht, durch 1,0 mg/kg, 1,75 mg/kg oder 2,5 mg/kg Metoprolol wurde sie vollst{\"a}ndig aufgehoben. Aus diesen Ergebnissen resultiert, dass die Desfluran-induzierte Pr{\"a}konditionierung {\"u}ber die Calcium/Calmodulin Kinase II abh{\"a}ngige Phosphorylierung des Phospholamban vermittelt wird. Dagegen wird die Metoprolol-induzierte Kardioprotektion w{\"a}hrend der Reperfusion durch die Blockade der PKA- und CaMK II-abh{\"a}ngigen Phosphorylierung des PLB vermittelt. Außerdem deuten die Ergebnisse auf eine negative Interaktion zwischen der Desfluran-induzierten Pr{\"a}konditionierung und der beta-adrenergen Blockade hin.},
  subject      = {Pr�konditionierung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Burkard2010,
  author    = {Burkard, Natalie},
  title     = {Signal{\"u}bertragungswege und Pr{\"a}ventionsm{\"o}glichkeiten der kardialen Hypertrophie : conditional overexpression of neuronal nitric oxide synthase is cardioprotective in ischemia-reperfusion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51832},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Zusammenfassung: Wie fr{\"u}her schon gezeigt, wird der L-Typ Ca2+-Kanal durch eine induzierbare, myokardspezifische {\"U}berexpression der neuronalen Stickstoffmonoxidsynthase (nNOS) inhibiert. Gleichzeitig bewirkt diese {\"U}berexpression eine verminderte kardiale Kontraktilit{\"a}t1 (Burkard N. et al. (2007). Circ Res 100, 32-44). nNOS interagiert mit vielen verschiedenen Kompartimenten und Kan{\"a}len innerhalb der Zelle. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass eine nNOS {\"U}berexpression nach Isch{\"a}mie-Reperfusion kardioprotektiv wirkt. Dieses wird durch eine Inhibition der Mitochondrienfunktion und durch eine Verminderung der reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) erm{\"o}glicht. In einer fr{\"u}heren Arbeit wurde der Effekt der induzierbaren und myokardspezifischen {\"U}berexpression von nNOS unter physiologischen Bedingungen am transgenen Tiermodell untersucht. Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich nun mit der {\"U}berexpression von nNOS unter pathophysiologischen (Isch{\"a}mie-Reperfusion) Bedingungen. Ein Isch{\"a}mie-Reperfusions-Schaden bewirkt bei Wildtyp-M{\"a}usen, sowie bei transgener nNOS {\"U}berexpression eine Anreicherung von nNOS in den Mitochondrien. Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Mausmyokard haben gezeigt, dass bei {\"U}berexpression nNOS zus{\"a}tzlich in den Mitochondrien lokalisiert ist. Diese Translokation von nNOS in die Mitochondrien ist abh{\"a}ngig von HSP90. Isch{\"a}mie- Reperfusionsexperimente an isolierten M{\"a}useherzen zeigten einen kardioprotektiven Effekt der nNOS {\"U}berexpression (30min post ischemia, LVDP 27.0±2.5mmHg vs. 45.2±1.9mmHg, n=12, p<0.05). Dieser positive Effekt konnte bei der Bestimmung der Infarktgr{\"o}ße best{\"a}tigt werden. nNOS {\"u}berexprimierende M{\"a}use hatten eine kleinere Infarktgr{\"o}ße nach Isch{\"a}mie-Reperfusion (36.6±8.4 relative \% vs. 61.1±2.9 relative \%, n=8, p<0.05). Die {\"U}berexpression von nNOS bewirkte ebenfalls einen signifikanten Anstieg des mitochondrialen Nitrit-Levels, begleitet von einer Verminderung der Cytochrom C Oxidase Aktivit{\"a}t (72.0±8.9units/ml in nNOS overexpressing mice vs. 113.2±17.1units/ml in non-induced mice, n=12, p<0.01), was zu einer Hemmung der Mitochondrienfunktion f{\"u}hrt. Dementsprechend war der Sauerstoffverbrauch (gemessen an isolierten Herzmuskelstreifen) schon unter basalen Bedingungen beinNOS {\"U}berexpression vermindert (0.016±0.0015 vs. 0.024±0.006ml[O2] x mm-3 x min-1, n=13, p<0.05). Außerdem war die ROS Konzentration in Herzen von nNOS {\"u}berexprimierenden M{\"a}usen signifikant vermindert (6.14±0.685 vs. 14.53±1.7μM, n=8, p<0.01). Die Zugabe von verschiedenen Inhibitoren, Western Blot- und Aktivit{\"a}tsuntersuchungen zeigten schließlich, dass diese niedrigere ROS Konzentration durch eine verminderte Xanthin Oxidoreduktase Aktivit{\"a}t hervorgerufen wurde. Zusammenfassend hat diese Arbeit gezeigt, dass eine induzierbare und myokardspezifische {\"U}berexpression von nNOS unter pathophysiologischen Bedingungen (Isch{\"a}mie-Reperfusion) kardioprotektiv wirkt. Zus{\"a}tzlich zu der Verminderung des myokardialen Ca2+-{\"U}berschusses nach Reperfusion k{\"o}nnte dieser protektive Effekt durch eine Hemmung der Mitochondrienfunktion bedingt sein, schließlich wird der Sauerstoffverbrauch schon unter basalen Bedingungen reduziert},
  subject      = {Herzhypertrophie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Stumpner2007,
  author    = {Stumpner, Jan},
  title     = {Desfluran induziert ein erstes und ein zweites Fenster der Pr{\"a}konditionierung gegen Myokardinfarkt in vivo},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27263},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Das Ph{\"a}nomen der isch{\"a}mischen Pr{\"a}konditionierung beschreibt einen endogenen Schutzmechanismus, der in einer erh{\"o}hten Toleranz des Gewebes gegen{\"u}ber isch{\"a}mischen Episoden resultiert. Volatile An{\"a}sthetika sind in der Lage, diesen Mechanismus zu aktivieren und somit betroffene Gewebe zu pr{\"a}konditionieren. Die isch{\"a}mische Pr{\"a}konditionierung zeigt an Kaninchen ein biphasisches Verlaufsmuster, bestehend aus einem fr{\"u}hen ersten Fenster sowie einem sp{\"a}ten zweiten Fenster der Pr{\"a}konditionierung. Beide Fenster sind durch eine Phase ohne kardioprotektiven Effekt getrennt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, f{\"u}r das volatile An{\"a}sthetikum Desfluran ebenfalls dieses biphasische Zeitmuster nachzuweisen sowie die Rolle von Stickstoffmonoxid (NO) in diesem Prozess zu charakterisieren. Wir f{\"u}hrten unsere Untersuchungen in einem in vivo-Herzinfarktmodell an Kaninchen durch. Wir konnten zeigen, dass Desfluran ein erstes Fenster der Pr{\"a}konditionierung induziert, welches bis zu zwei Stunden nach Abflutung des volatilen Agens nachweisbar ist. Weiterhin induzierte Desfluran ein zweites Fenster der Pr{\"a}konditionierung, dessen kardioprotektiver Effekt nach 24 Stunden einsetzt und bis zu 72 Stunden nach Applikation des An{\"a}sthetikums nachweisbar ist. Erstes und zweites Fenster der Pr{\"a}konditionierung waren durch eine Episode ohne nachweisbaren kardioprotektiven Effekt getrennt. 96 Stunden nach Abflutung des An{\"a}sthetikums war keine pr{\"a}konditionierende Wirkung mehr nachweisbar. Um die Rolle von NO beim zweiten Fenster der Desfluran-induzierten Pr{\"a}konditionierung zu untersuchen, verabreichten wir den NO-Synthase-Blocker L-omega-Nitro-Arginin (LNA) vor der Koronararterienokklusion. Anhand unserer Ergebnisse konnten wir nachweisen, dass die Desfluran-induzierte Pr{\"a}konditionierung des Kaninchenmyokards ein der isch{\"a}mischen Pr{\"a}konditionierung {\"a}hnliches charakteristisches biphasisches Verlaufsmuster aufweist und das endogen synthetisiertes NO als Mediator des zweiten Fensters der Desfluran-induzierten Pr{\"a}konditionierung wirkt.},
  subject      = {Desfluran},
  language  = {de}
}