TY  - THES
A1  - Auinger, Julia
T1  - Gezielte linksventrikuläre Endomyokardbiopsie unter Einsatz eines 3D Mapping-Systems und einer navigierten steuerbaren Schleuse ‒ Entwicklung und experimentelle Validierung der Methode
T1  - Targeted Leftventricular Endomyocardial Biopsy by Application of a 3D Mapping System and a Navigated Steerable Sheath
N2  - Zielsetzung: In dieser Machbarkeitsstudie evaluierten wir den aktuellen Standard der linksventrikulären Endomyokardbiopsie in einem Modellversuch. Wir entwickelten und überprüften mögliche Verbesserungen hinsichtlich ihrer Sicherheit und Punktionsgenauigkeit, indem wir eine steuerbare Schleuse und ein 3D Mapping-System zum Einsatz brachten.

Hintergrund: Die Endomyokardbiopsie gilt als Goldstandard zur Diagnostik von Myokarditiden und Kardiomyopathien, da sie histochemische, histologische und molekularbiologische Analysen ermöglicht, die für eine korrekte Diagnose und Therapie wichtig sind. Die Methodik hat eine verhältnismäßig geringe Sensitivität und einen niedrigen negativen prädiktiven Wert, da das Myokard derzeit unter Röntgendurchleuchtung biopsiert wird, ohne eine genaue Orientierung im dreidimensionalen Raum oder eine Kenntnis der z.T. diskontinuierlich betroffenen Myokardareale zu haben (sogenannter „sampling error“).

Methoden: Wir testeten die Steuerbarkeit und die Punktionsgenauigkeit der Endomyokardbiopsie im Modellversuch, indem wiederholt Biopsien von acht verschiedenen linksventrikulären Herzregionen genommen werden. In einer dreiarmigen Studie optimierten wir zum einen die invasiv-apparative Ausrüstung und zum anderen die verfügbare Bildgebungsmodalität. Der Kontrollversuch I repräsentiert eine Analyse des aktuellen Standards, da hier Biopsien mit konventionellen Führungskathetern unter Röntgendurchleuchtung erfolgen. Der Kontrollversuch II untersucht, ob mittels einer steuerbaren Schleuse unter konventioneller Bildgebung eine Verbesserung erzielt werden kann. Im dritten Teil der Studie wurde die Röntgendurchleuchtung durch ein 3D elektroanatomisches Mapping-System ersetzt. Hiermit kann erstmalig die Machbarkeit der Navigation einer steuerbaren Schleuse in einem 3D Mapping-System geprüft werden.

Ergebnisse: Jeder der eingesetzten konventionellen Führungskatheter ist für die Biopsie einer bestimmten Herzregionen geeignet, jedoch hat die konventionelle Methodik bei wiederholten Messungen allgemein eine niedrige Präzision (JR 4.0 Führungskatheter: 17,4 ± 4 mm, AL 1.0 Führungskatheter: 18,7 ± 5,7 mm, EBU 3.5 Führungskatheter: 18,3 ± 8,2 mm). Durch den Einsatz der neu entwickelten steuerbaren Schleuse konnten einige der gewünschten Stellen zwar korrekter biopsiert werden, aber eine allgemein sichere Ansteuerung aller Positionen war damit noch nicht möglich (9,5 ± 5,8 mm). Die bildliche Darstellung der steuerbaren Schleuse im 3D Mapping-System gelang sehr gut, die Biopsiezange konnte mit der Schleuse leicht und mit einer höheren Präzision an fast alle gewünschten Herzregionen navigiert werden (3,6 ± 2 mm).

Fazit: Die hier vorgelegte Machbarkeitsstudie zeigt, dass der Einsatz einer neuentwickelten steuerbaren Schleuse in Kombination mit einem 3D Mapping-System möglich und erfolgversprechend ist. Die Ergebnisse der Biopsien im elektroanatomischen Mapping-Versuch wiesen im Mittel eine deutlich geringere Abweichung beim wiederholten Ansteuern der jeweilig gewünschten Zielregion auf. Mittels der neuentwickelten Technik kann somit die Endomyokardbiopsie im Vergleich zum Standardverfahren präziser und mit einer potentiell höheren Patientensicherheit durchgeführt werden.
N2  - Objectives: In this proof of principle study we evaluated the current standard of leftventricular endomyocardial biopsy in an in-vitro test and developed and assessed improvements concerning safety and accurateness by making use of a steerable sheath and a 3D mapping system.

Background: Endomyocardial biopsy represents the gold standard for diagnosing myocarditis and certain cardiomyopathies as it allows histology, immunhistochemistry and molecular biology studies which add to diagnosis and therapy. Nevertheless, the sensitivity and negative predictive value are comparatively low, as the biopsy is currently performed under fluorescence imaging without three-dimensional orientation and without exact knowledge of the partly discontinuously affected myocardium (so called sampling error).

Methods: We tested the controllability and accuracy of endomyocardial biopsy in simulation tests by taking repetitive biopsies of 8 different leftventricular cardiac regions. In a three-arm study we first optimized the invasive technical equipment and second the available imaging technique. Control experiment one illustrates an analysis of the current standard as biopsies were taken with conventional diagnostic catheters under fluorescence imaging. In control experiment two the ability of improvement by the use of a steerable sheath under conventional imaging was checked. In part three of the study the fluorescence imaging was replaced by a three-dimensional electroanatomical mapping system. This simulation test represents a proof of principle for the first time navigation of a steerable sheath in a 3D mapping system.

Results: Each tested standard guiding catheter was suited for biopsy of a particular part of the myocardium, although the conventional method in general proved to have a low accuracy in repetitive measurements (e.g. JR 4.0 guiding catheter: 17.4 ± 4 mm, AL 1.0 guiding catheter: 18.7 ± 5.7 mm, EBU 3.5 guiding catheter: 18.3 ± 8.2 mm). By the use of the newly developed steerable sheath in some requested regions the biopsy could be taken with higher precision, but a general save approach to all regions was still not possible (9.5 ± 5.8 mm). The electroanatomical mapping experiment revealed an excellent visualization of the steerable sheath in the 3D mapping system, allowing the biopsy forceps to be easily navigated by the sheath to almost all of the requested areas with higher precision (3.6 ± 2 mm).

Conclusions: The use of a steerable sheath in combination with a 3D mapping system is possible and promising. The biopsy results of the electroanatomical mapping experiments showed on average clearly less deviation in repetitive approaches to the respective target areas. With the newly developed technique endomyocardial biopsy can be realized with higher accuracy and potentially more patient safety compared to the standard procedure.
KW  - Myokard
KW  - Schleuse
KW  - Navigation
KW  - Endomyokardbiopsie
KW  - steuerbare Schleuse
KW  - 3D Mapping System
KW  - endomyocardial biopsy
KW  - steerable sheath
KW  - 3D mapping system
KW  - Myokarditis
KW  - myocarditis
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-90321
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bönhof, Leoni Jacobea
T1  - Herzinfarkt-scheinoperierte Ratten vs. gesunde Ratten: Ein Vergleich in der Cine-Herzmagnetresonanztomografie
T1  - Heart infarct Sham-operated rats vs. healthy rats - A comparison in Cine Magnetic resonance imaging
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde überprüft, ob sich sham-operierte Versuchsratten und gesunde Vergleichsratten in via Cine-Herz-MRT zu erfassenden Parametern signifkant unterscheiden. Hierzu wurden an einem Bruker 7 Tesla-Magnetresonanztomografen drei verschiedene Tiergruppen à 6 Tiere untersucht. Der erste Vergleich fand statt zwischen der gesunden Vergleichsgruppe und einer ähnlich schweren Shamtiergruppe, die sich in der 8. postoperativen Woche befand. Nachdem hier keinerlei signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen festzustellen waren, wurde der Vergleich ausgeweitet: Die Shamgruppe wurde zu einem frühen postoperativen Zeitpunkt (7-14 Tage postoperativ) ein zweites Mal mit der gesunden Gruppe verglichen.
N2  - The aim of this study was to test whether heart infarction sham operated rats were disparable from healthy rats by parameters captured by Cine MRI, gold standard of cardiac imaging. Therefore three groups of animals were examined, right and left ventricular myocardial parameters were determined and a comprehensive comparison of cardiac parameters was done. The first comparison was drawn between a healthy animal group and sham operated animals of nearly similar weight and age, 8 weeks after surgical procedure. Furthermore, we compared the same healthy animals’ group with remarkably younger sham animals quite shortly (in the 2nd week) after surgery.
KW  - Herz
KW  - MRT
KW  - Cine
KW  - Ratte
KW  - Sham
KW  - Myokard
KW  - Infarkt
KW  - Cine
KW  - MRI
KW  - rats
KW  - heart
KW  - infarction
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71520
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kupfer, Tobias Johannes
T1  - Die funktionelle Bedeutung des beta-1-Integrins bei der Entwicklung einer kardialen Hypertrophie und Insuffizienz am konditionalen Knock-Out-Mausmodell
T1  - The role of beta-1-Integrin in the development of cardiac hypertrophy and heart failure in conditional knock out mice
N2  - Integrine sind heterodimere, transmembranöse, ubiquitär vorkommende Glycoproteinrezeptoren, die aus einer alpha und einer beta Untereinheit bestehen und die Extrazellulärmatrix über verschiedene Signalwege mit dem Zytoskelett verbinden. In dieser Arbeit wurde die funktionelle Bedeutung des beta-1-Integrins bei der Entwicklung einer kardialen Hypertrophie und Insuffizienz am herzspezifischen konditionalen beta-1-Integrin Knock Out Mausmodell mit morphologischen, histologischen, echokardiographischen, proteinanalytischen und immunhistochemischen Essungen und Methoden untersucht. Hämodynamische Druckbelastung des Myokards ausgelöst durch transversales Aortic Banding führte bei den Knock Out Tieren verglichen mit Kontrolltieren zu folgenden Ergebnissen: erhöhte postoperative Mortalität, Reduktion der linksventrikulären Hypertrophie und Kontraktilität, Reduktion der Src-Aktivität bei unveränderter FAK-Aktivität sieben Tage postoperativ, sowie Reduktion der Erk 1/2 und P38 MAP Kinase Aktivität zwei, aber nicht sieben Tage postoperativ. Immunhistochemisch konnten das beta-1-Integrin, FAK und Src in der Kardiomyozytenmembran, im Gefäßendothel und teilweise in den Disci Intercalares nachgewiesen werden. Die enorme Bedeutung des beta-1-Integrins bei der Hypertrophieentstehung konnte somit bei Mäusen in vivo gezeigt werden. Für ein vollkommenes Verständnis der molekularen Zusammenhänge im hypertrophierenden Myokard bedarf es allerdings noch weiterer intensiver Forschung.
N2  - Integrins are heterodimeric transmembrane receptors composed of alpha and beta subunits. They link the extracellular matrix to the cytoskeleton by activating many intracellular signaling pathways. In this work, the role of the beta-1-Integrin in mediating cardiac hypertrophy was examined by using heart specific conditional beta-1-Integrin knock out mice and performing morphologic, histological, echokardiographic, western blotting and immunohistochemical methods and measurements. Hemodynamic pressure overload of the myocardium, induced by transverse aortic banding, led to the following results in Knock Out mice compared to the control group: Increased mortality after surgery, reduced left ventricular hypertrophy and contractility, reduced Src activity and unaltered FAK activity seven days after surgery, as well as reduced Erk 1/2 und P38 MAPK activity two but not seven days after surgery. In frozen tissue sections the beta-1-Integrin, FAK and Src have been detected in the cell membrane and partially at inter-calated discs of the cardiac myocytes, as well as in endothelial cells. As a conclusion, the enormous importance of the beta-1-Integrin in the development of cardiac hypertrophic growth could be shown in mice in vivo, but for a complete understanding of the molecular mechanisms in the hypertrophying heart, a lot of further investigation is necessary.
KW  - Integrin
KW  - Herzhypertrophie
KW  - konditionale Knock Out Maus
KW  - Myokard
KW  - integrins
KW  - cardiac hypertrophy
KW  - konditional knock out mouse
KW  - myocardium
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-22695
ER  - 
TY  - THES
A1  - Becher, Jan
T1  - Untersuchung des Calcineurin Signalweges bei der Myokardhypertrophie
T1  - The calcineurin signal-pathway in cardiac hypertrophy
N2  - Die Myokardhypertrophie ist eine Anpassungsreaktion des Herzens auf verschiedene pathologische Stimuli wie der arteriellen Hypertonie, Herzklappen-Vitien, Myokardinfarkt, endokrine Stoffwechselstörungen sowie Mutationen von Genen kontraktiler Proteine. Die Antwort der Herzmuskelzelle auf einen hypertrophen Reiz ist gekennzeichnet durch ein verstärktes Zellwachstum ohne Zellteilung und auf molekularer Ebene durch die Induktion fetaler kardialer Gene kontraktiler Proteine. Auch wenn über den klinischen Aspekt der Myokardhypertrophie bereits ein umfangreiches Wissen vorliegt, wurden Details über die bei der Hypertrophie ablaufenden intrazellulären Signalwege erst in den letzten Jahren entdeckt. Der Calcineurin/NFAT Signalweg ist bei der Entstehung der Herzhypertrophie von großer Bedeutung. Die Aktivierung der Ca²+-Calmodulin-abhängigen Phosphatase Calcineurin führt zur einer Dephosphorylierung des Transkriptionsfaktors NFAT. Dies erlaubt die nukleäre Translokation, was zur einer Induktion von Genen führt, welche an der Entstehung der Myokardhypertrophie beteiligt sind. Nach dem heutigen Verständnis benötigt die Aktivierung des Calcineurin/NFAT-Signalweges die Bindung von Calmodulin sowie dauerhaft erhöhte Ca²+-Spiegel. Die Folge der Calcineurinaktivierung ist eine strukturelle Veränderung mit einem Shift der C-terminalen Autoinhibitorischen Domäne, so dass das aktive Phosphatase-Zentrum freigegeben wird. In dieser Arbeit untersuchen wir einen Mechanismus der gezielten proteolytischen Abspaltung der Autoinhibitorischen Domäne, welcher ebenfalls zu einer Enzymaktivierung führt. Die Stimulation von Ratten-Kardiomyozyten mit Angiotensin II führte zu einer Erhöhung der Calpain-Aktivität, was eine proteolytische Abspaltung der autoinhibitorischen Domäne von Calcineurin bedingte. Durch die Blockierung von Calpain konnte die Proteolyse verhindert werden. Die Calcineurin-Aktivität war nach Angiotensin II-Stimulation erhöht (310±29%) und bleib auch nach Wegnahme des Stimulus auf erhöhtem Niveau (214±17%). Wurde dem Medium während der Stimulation Calpain-Inhibitor hinzu gegeben, kam es nach Wegnahme des Angiotensin II-Stimulus zu einem deutlichen Absinken (110±19%) der Calcineurin-Aktivität. An Hand von immunhistochemischen Färbungen und von Transfektionsversuchen mit einem GFP-fusionierten Calcineurin konnte gezeigt werden, dass die Angiotensin II-Stimulation eine nukleäre Translokation von Calcineurin bewirkt. Die Calpain-Blockierung und somit die Unterdrückung des Calpain vermittelten Verdaus von Calcineurin erlaubt es diesem, den Zellkern wieder zu verlassen. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die Angiotensin II-Stimulation der Kardiomyozyten zu einer Erhöhung der Calpain-Aktivität führt. Diese wiederum bedingt eine proteolytische Abspaltung der Autoinhibitorischen Domäne von Calcineurin. Die Folge ist eine erhöhte Calcineurin-Aktivität, was eine nukleäre Translokation von Calcineurin auslöst. Nach dem Verlust der Autoinhibitorischen Domäne ist Calcineurin dauerhaft aktiv und nukleär lokalisiert, sogar nach Wegnahme des Hypertrophie-auslösenden Stimulus.
N2  - Cardiac hypertrophy is an adaptive response of the heart to various pathological conditions, including hypertension, valvular disease, myocardial infarction, endocrine disorders, and mutations of genes for cardiac contractile proteins. The cardiomyocyte response to hypertrophic stimuli is characterized by an increase in cell size without cell division as well as by induction of fetal cardiac genes of contractile proteins. Even though extensive knowledge is available on the clinical aspect of LVH, details of the involved signal transduction pathways are being explored only in the recent years. The calcineurin/NFATc signal cascade is of major importance in the development of cardiac hypertrophy. Activation of the Ca²+-calmodulin-dependent phosphatase CnA leads to dephosphorylation of the nuclear transcription factor NFATc, enabling its nuclear translocation resulting in induction of genes typical of cardiac hypertrophy. According to the current understanding, the activation of the CnA/NFATc pathway required sustained high Ca²+ and the binding of calmodulin. The result is a structural change an subsequent displacement of the C-terminal autoinhibitory domain from the catalytic subunit. In this study we investigated a mechanism of targeted proteolyses of the CnA autoinhibitory domain leading to the activation of CnA. Stimulation of rat cardiomyocytes with angiotensin II increased calpain activity significantly and caused proteolyses of the autoinhibitory domain of CnA. Inhibition of calpain prevented proteolysis. CnA activity was increased after Ang II stimulation (310±29%) and remained high after removal of Ang II (214±17%). Addition of calpain inhibitor to the medium decreased CnA activity (110±19%) after removal of Ang II. Ang II stimulation of cardiomyocytes furthermore leads to a translocation of CnA into the nucleus as demonstrated by immunohistochemical staining and transfection assays with GFP-tagged CnA. Calpain inhibition and therefore suppression of calpain-mediated cleavage of CnA enabled CnA exit from the nucleus. The data presented in this study demonstrated that Ang II stimulation of cardiomyocytes increased calpain activity, leading to proteolysis of the autoinhibitory domain of CnA. This causes an increase in CnA activity and results in nuclear translocation of CnA. Loss of the autoinhibitory domain renders CnA constitutively nuclear and active, even after removal of the hypertrophic stimulus.
KW  - Myokard
KW  - Hypertrophie
KW  - Calcineurin
KW  - Calpain
KW  - Molekulare Kardiologie
KW  - myocardium
KW  - hypertrophy
KW  - calcineurin
KW  - calpain
KW  - molecular cardiology
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-21889
ER  - 
TY  - THES
A1  - Arbeiter, Anja Katrin
T1  - Charakterisierung der Bindung des Stressproteins Alpha-B-Crystallin an kardiale Myofibrillen unter Ischämie
T1  - Characterization of the binding of the stress protein Alpha-B-crystallin to cardiac myofibrils under ischemia
N2  - Prolongierte Ischämieperioden des Herzens führen zu struktureller Schädigung der Kardiomyozyten, d.h. einer Desorganisation und Zerstörung des kontraktilen und plasmalemmalen Zytoskeletts, welche sich final durch Verlust an Kontraktilität und Ruptur der Plasmamembran manifestieren. Stressproteine können an die Komponenten des Zytoskelettes binden und durch Konformationsschutz der ischämischen Schädigung entgegenwirken. In vorangegangenen Untersuchungen wurde gezeigt, dass es unter Ischämie zu einer Translokation des konstitutiv in hoher Konzentration vorkommenden kardialen Stressproteins aB-Crystallin vom Zytosol an die Myofibrillen kommt. Dabei führen bereits kurzdauernde Ischämieperioden zu einer kompletten Umverteilung von aB-Crystallin in die Z/I-Region des Sarkomers. Es war das Ziel dieser Arbeit, diese Bindung von aB-Crystallin an Strukturproteine im Z/I-Banden Bereich näher zu charakterisieren und aB-Crystallin ultrastrukturell zu lokalisieren. Durch Immunogoldmarkierung konnte aB-Crystallin ultrastrukturell im Herzen unter globaler Ischämie in einer Linie parallel zur Z-Scheibe etwa in der Mitte der halben I-Bande lokalisiert werden. Diese Zone entspricht dem Bereich, der als N-Linie bezeichnet wird. In der Frage der in vivo-Bindungspartner von aB-Crystallin waren daher in erster Linie Komponenten der I-Bande, d.h. Aktin und Titin in Betracht zu ziehen. Z-Scheiben Proteine wie a-Actinin treten dagegen in den Hintergrund. Um Anhaltspunkte über die Bindungsstärke des Stressproteins aB-Crystallin an kardiale Myofibrillen unter Ischämie zu erhalten, wurden ischämische Myofibrillen aus dem Rattenherz mit hochmolaren Salzlösungen und chaotropen Substanzen behandelt. Dabei konnte eine sehr hohe Bindungsaffinität von aB-Crystallin an die Myofibrillen festgestellt werden. Die myofibrilläre Bindung zeigte sich resistent gegenüber 1M KCl, 1M NaSCN und 2M Harnstoff, erst 2M NaSCN und 4M Harnstoff, die eine Zerstörung der myofibrillären Integrität bewirken, vermögen die aB-Crystallin-Bindung zu lösen. Aktin dagegen ließ sich bereits durch 0,5M NaSCN-Lösung von den Myofibrillen extrahieren, Bedingungen, unter denen aB-Crystallin noch fest an die Myofibrillen gebunden blieb. Aktin scheidet somit als in vivo-Bindungspartner von aB-Crystallin aus. Dieses Ergebnis immunhistochemischer Untersuchungen konnte auch mit biochemischer Methodik (Immunreplikanalyse) verifiziert werden. Titin zeigte sich wie aB-Crystallin resistent gegenüber den meisten der oben aufgeführten Salzlösungen. Eine deutliche Extraktion von Titin aus den Myofibrillen konnte erst durch Behandlung mit 2M NaSCN sowie 4M Harnstofflösung beobachtet werden, das Extraktionsverhalten entsprach somit dem von aB-Crystallin. Einen Hinweis auf eine Assoziation von aB-Crystallin mit Titin lieferte der Nachweis von aB-Crystallin in isolierten Titinfraktionen aus ischämischen Herzen. Der direkte Beweis für eine aB-Crystallin-Titin-Interaktion konnte im Rahmen dieser Arbeit jedoch nicht erbracht werden. Bindungsstudien, die zwischen ausgewählten nativen, in vitro translatierten Titindomänen und aus der Linse isoliertem aB-Crystallin durchgeführt wurden, waren negativ. Dies ist möglicherweise dadurch bedingt, dass aB-Crystallin erst unter Ischämie mit Titin interagiert und in vitro Kofaktoren benötigt werden. Durch eine Bindung an I-Banden Abschnitte des Titinmoleküls könnte aB-Crystallin eine kardioprotektive Funktion erfüllen, indem es unter Ischämie stabilisierend auf das Filamentsystem einwirkt.
N2  - Prolonged ischemic periods of the heart lead to structural damage of the cardiomyocytes, i.e. disorganization and destruction of the cellular cytoskeleton with final loss of contractility and rupture of the plasma membrane. Stress proteins can bind to components of the cellular cytoskeleton and play a protective role during various kinds of stresses. Previous studies showed a translocation of the cardiac stress protein áB crystallin from the cytosol, there occurring in constitutive high concentrations, to the myofibrils under ischemia. Already short ischemic periods lead to a complete translocation of áB crystallin into the Z/I region of the myofibrils. The purpose of the present study was to identify the localization of áB crystallin during ischemia at the ultrastructural level and to obtain further information about myofibrillar components that may serve as binding sites for áB crystallin during ischemia. Under global ischemia áB crystallin could be located by immunogold-labelling in the heart in a narrow zone of the I-band parallel to the Z-disk (area of the N2-line).The restriction of áB crystallin to this N2-line indicates binding of áB crystallin to either titin or components of actin filaments. Actin filaments and actin associated proteins such as tropomyosin or troponin complex are not likely candidates for áB crystallin binding because actin became completely extracted of the myofibrils after treatment of cryostat sections of ischemic rat myocardium with 0,5M NaSCN, conditions where áB crystallin and titin remained unchanged.The myofibrillaric binding of áB crystallin and titin resisted extraction with 1M KCl, 1M NaSCN and 2M urea, only 2M NaSCN and 4M urea, which cause a destruction of the myofibrillaric integrity, were able to disrupt the áB crystallin binding. These results of immunocytochemistry could be verified biochemically (immunoblotting). They indicate association of áB crystallin with titin the only remaining non-actin or actin-binding cytoskeletal component of I-bands outside Z-disks. Further evidence for binding of áB crystallin to titin was obtained by dot-blot assays in which biotinylated áB crystallin was demonstrated to bind to a titin-enriched fraction of pig myocardium immobilized on nitrocellulose. Furthermore this titin-enriched fraction was shown to copurify with áB crystallin. However dot-blot binding studies between several in-vitro translated titin domains and purified áB crystallin did not show any detectable binding. These negative results obtained by in vitro binding studies do not exclude interaction between titin fragments and áB crystallin in vivo. The absence of in vitro interaction is possibly due to a different three dimensional structure of the in vitro expressed titin fragments or to the absence of specific ischemia-induced cofactors. Binding of áB crystallin to titin during cardiac ischemia could serve to stabilize titin against denaturation and might provide an endogenous mechanism to delay ischemic damage by stabilizing this critical I-band region of titin with its elastic properties.
KW  - aB-Crystallin
KW  - Titin
KW  - Stressprotein
KW  - Ischämie
KW  - Myokard
KW  - aB-crystallin
KW  - titin
KW  - stress protein
KW  - ischemia
KW  - myocardium
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-4337
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TY  - THES
A1  - Jager, Tertia ¬de¬
T1  - Estrogen action in the myocardium
T1  - Östrogenwirkung im Myokard
N2  - Cardiovascular disease is the leading cause of mortality in both men and women in the Western world. Earlier observations have pointed out that pre-menopausal women have a lower risk of developing cardiovascular disease than age-matched men, with an increase in risk after the onset of menopause. This observation has directed the attention to estrogen as a potential protective factor in the heart. So far the focus of research and clinical studies has been the vascular system, leaving the current knowledge on the role of estrogen in the myocardium itself rather scarce. Functional estrogen receptor-alpha as well as -beta have recently been identified in the myocardium, making the myocardium an estrogen target organ. The focus of this thesis was 1) to investigate the role of estrogen and estrogen receptors in modulating myocardial gene expression both in vivo in an animal model for cardiac hypertrophy (spontaneously hypertensive rats; SHR), as well as in vitro in isolated neonatal cardiomyocytes, 2) to investigate the mechanisms of the rapid induction of an estrogen target gene, the early growth response gene-1 (Egr-1) and 3) to initiate the search for novel estrogen target genes in the myocardium. 1) The effects of estrogen on the expression of one of the major myocardial specific contractile proteins, the alpha-myosin heavy chain (alpha-MHC) have been investigated. In ovarectomised animals treated either with 17beta-estradiol alone or in combination with a specific estrogen receptor antagonist, ICI 182780, it was shown that both alpha-MHC mRNA and protein were upregulated by estrogen in an estrogen receptor specific manner. The in vivo results were confirmed in vitro in isolated neonatal cardiomyocytes which showed that estrogen has a direct action on the myocardium potent enough to upregulate the expression of alpha-MHC. Furthermore it was shown that the alpha-MHC promoter is induced by estrogen in an estrogen receptor-dependent manner and first investigations into the mechanisms involved in this upregulation identified Egr-1 as a potential transcription factor which, upon induction by estrogen, drives the expression of the alpha-MHC promoter. 2) Previously it was shown that Egr-1 is rapidly induced by estrogen in an estrogen receptor-dependent manner which was mediated via 5 serum response elements (SREs) in the promoter region and surprisingly not via the estrogen response elements (EREs). In this study it was shown that estrogen-treatment of cardiomyocytes resulted in the recruitment of serum response factor (SRF), or an antigenically related protein, to the SREs in the Egr-1 promoter, which was specifically inhibited by the estrogen receptor antagonist ICI 182780. Transfection experiments showed that estrogen induced a heterologous promoter consisting only of 5 tandem repeats of the c-fos SRE in an ER-dependent manner, which identified SREs as promoter elements able to confer an estrogen response to target genes. 3) Potentially new target genes regulated by estrogen in vivo were analysed using hearts of ovarectomised animals as well as ovarectomised animals treated with estrogen. Analyses of cDNA microarray filters containing 1250 known genes identified 24 genes that were modified by estrogen in vivo. Among these genes, some might have potentially important functions in the heart and further analyses of these genes will create a more global picture of the role and function of estrogen in the myocardium. Taken together, the results showed that estrogen does have a direct action on the myocardium both by regulating the expression of myocardial specific genes in vivo, as well as exerting rapid non-nuclear effects in cardiac myocytes. It was shown that SREs in the promoter region of genes can confer an estrogen response to genes identifying SREs as important elements in regulation of genes by estrogen. Furthermore, 24 potentially new estrogen targets were identified in the myocardium, contributing to the general understanding of estrogen action in the myocardium.
N2  - Kardiovaskuläre Erkrankungen gehören zu den häufigsten Todesursachen in westlichen Ländern. Vor den Wechseljahren besteht für Frauen ein geringeres Risiko, Herzerkrankungen zu entwickeln als für gleichaltrige Männer. Nach dem Eintritt der Menopause sind diese geschlechtsspezifischen Unterschiede aufgehoben, da sich das Risiko bei Frauen erhöht. Dies deutet darauf hin, dass Östrogene kardioprotektiv wirken. Bislang konzentrierten sich sowohl Forschung als auch klinische Studien hauptsächlich auf das vaskuläre System, so dass wenig über die Rolle von Östrogenen im Myokard bekannt ist. Zwar wurde gezeigt, dass funktionelle Östrogenrezeptoren (alpha- und beta-Form) in Herzmuskelzellen exprimiert werden, ihre genaue Funktion im Myokard ist jedoch noch ungeklärt. Dies lieferte den Ansatzpunkt für die vorliegende Arbeit, die sich mit der Rolle von Östrogenen im Myokard beschäftigte. Dazu wurde 1) der Einfluss der Östrogene auf die Genexpression im Myokard sowohl in vivo mit Hilfe eines Tiermodells für Herzhypertrophie, der spontan hypertensiven Ratte (SHR), als auch in vitro an isolierten neonatalen Kardiomyozyten untersucht. 2) Weiterhin wurde der Mechanismus der schnellen Geninduktion durch Östrogene mit Hilfe eines bereits identifizierten östrogenresponsiven Gens, dem ?Early growth response gene-1? (Egr-1), analysiert. 3) Gleichzeitig wurden erste Versuche zur Identifizierung bislang unbekannter Östrogenzielgene im Myokard eingeleitet. 1) Die Beeinflussung der myokardiale Genexpression wurde an Hand eines myokardial spezifischen kontraktilen Proteins, der alpha-Myosinschwerkette (alpha-MHC), untersucht. Östrogensubstitution in ovarektomierten Ratten induzierte alpha-MHC sowohl auf mRNA- als auch auf Protein-Ebene in einer spezifisch durch Östrogenrezeptoren vermittelten Weise. In isolierten Kardiomyozyten konnten diese in vivo Ergebnisse bestätigt werden, indem gezeigt wurde, dass Östrogene direkt auf die Herzmuskelzellen wirken und die alpha-MHC-Expression induzieren. Weiterhin wurde die Östrogenrezeptor-abhängige Induktion des alpha-MHC-Promotors durch Östrogene nachgewiesen. Untersuchungen zu dem Mechanismus dieser Induktion identifizierten Egr-1 als potentiellen Transkriptionsfaktor, der durch Östrogene induziert wird und so die alpha-MHC-Induktion vermittelt. 2) Es wurde bereits in einer früheren Arbeit nachgewiesen, dass Egr-1 durch Östrogene in Kardiomyozyten induziert wird. Diese schnelle Induktion wird durch serumresponsive Elemente (SREs), nicht aber durch die östrogenresponsiven Elemente (EREs) im Egr-1 Promotor vermittelt. Zur Untersuchung des Mechanismus dieser schnellen Induktion konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass Östrogenbehandlung die Bindung von SRF (serum response factor) an die SREs im Egr-1 Promoter auslöst. Ebenso wurde ein künstlicher Promotor aus 5 SREs des c-fos Promotors durch Östrogene induziert. Diese Induktion fand in einer spezifisch Östrogenrezeptor-vermittelten Weise statt. Damit konnten SREs neben EREs und AP-1 als Promoterelemente identifiziert werden, die eine wichtige Rolle bei der östrogenabhängigen Induktion von Zielgenen spielen. 3) Ein Ansatz zur Identifizierung neuer potentieller Östrogenzielgene im Myokard wurde etabliert. Mit Hilfe der Microarray-Technik wurde die Genexpression in Herzen von ovarektomierten, östrogenbehandelten Tieren mit unbehandelten Tieren verglichen. Durch die Verwendung von cDNA Mikroarray-Membranen mit 1250 cDNAs bekannter Rattengene wurden 24 Gene identifiziert, deren Expression möglicherweise durch Östrogene im Herzen beeinflusst werden könnte. Im Rahmen dieser Arbeit ist es somit gelungen zu zeigen, dass Östrogene eine direkte Wirkung auf das Myokard haben, indem sie die Expression des wichtigen kontraktilen Proteins a-MHC beeinflussen. Daneben vermitteln Östrogene auch schnelle nicht-genomische Geninduktionen via SREs. Zusätzlich wurden 24 potentiell neue Östrogenzielgene im Myokard identifiziert, was zu dem allgemeinen Verständnis der Östrogenwirkung im Myokard beiträgt.
KW  - Herzmuskel
KW  - Östrogene
KW  - Genexpression
KW  - Östrogene
KW  - Östrogenrezeptor
KW  - Myokard
KW  - alpha-Myosinschwerkette
KW  - Egr-1
KW  - serumresponsive Elemente
KW  - SRF
KW  - estrogen
KW  - estrogen receptor
KW  - myocardium
KW  - alpha-myosin heavy chain
KW  - Egr-1
KW  - serum response element
KW  - SRF
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1182573
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