Untersuchungen über die vorteilhaften und nachteiligen Effekte einer späten Reperfusion auf das Remodeling im Restmyokard nach Koronarocclusion bei der Ratte

Examinations about the beneficial and detrimental effects of late reperfusion on remodeling of residual myocardium after experimental coronary occlusion in rats

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-17723
  • Bislang herrscht Unklarheit darüber, in welchem Zeitfenster eine Reperfusion nach Myokardinfarkt noch einen Benefit bringt. Besonders die späte Reperfusion ist noch wenig untersucht und die Mechanismen, die einen möglichen positiven Effekt ausmachen noch lange nicht verstanden. In dieser Studie haben wir die Effekte einer sehr späten Reperfusion drei Tage (3 Tage) nach Myokardinfarkt mit der Reperfusion nach zwei Stunden (2 Stunden), permanentem Infarkt (Permanent) und sham-Operation (Sham) an 73 Ratten verglichen. Die Tiere wurden aufBislang herrscht Unklarheit darüber, in welchem Zeitfenster eine Reperfusion nach Myokardinfarkt noch einen Benefit bringt. Besonders die späte Reperfusion ist noch wenig untersucht und die Mechanismen, die einen möglichen positiven Effekt ausmachen noch lange nicht verstanden. In dieser Studie haben wir die Effekte einer sehr späten Reperfusion drei Tage (3 Tage) nach Myokardinfarkt mit der Reperfusion nach zwei Stunden (2 Stunden), permanentem Infarkt (Permanent) und sham-Operation (Sham) an 73 Ratten verglichen. Die Tiere wurden auf morphologische und hämodynamische Veränderungen untersucht, sowie auf Unterschiede in der Proteinexpression eine Woche nach Infarkt. Ergebnisse: Die morphologische Untersuchung zeigte innerhalb der Gruppen ähnliche Infarktgrößen (52-59 %) und das typische Remodeling. Die Reperfusion erbrachte eine signifikante Erhöhung des Lunge/KG, LV-Gesamtfläche und MI-Ausdehnungsindex gegenüber Sham. Weiterhin führt eine Reperfusion zu einer signifikant niedrigeren LV-Gesamtfläche gegenüber Permanent, allerdings auch zu einem signifikant größerem MI-Ausdehnungsindex nach drei Tagen Reperfusion gegenüber 2 Stunden und Permanent. Die Reperfusion zeigte auch bei der Hämodynamik deutliche Veränderungen. Es kommt zu einer signifikanten Erniedrigung des LVSP und des Herzindex, sowie zu einer Erhöhung des Arbeitsvolumenindex, des Arbeitsvolumen/LV Gewicht und des Wandstress. Die Analyse der Proteinexpression des Restmyokards für Fibronectin (FN), Matrixmetalloproteinasen (MMPs) und Tissue inhibitors of MMPs (TIMPs) zeigte eine unterschiedliche Expression nach Myokardinfarkt und Reperfusion. Eine Woche nach dem Infarkt kam es zu einer signifikanten Reduktion von TIMP-1, nicht aber von TIMP-2 in allen Infarktgruppen. Fibronectin und MMP-2 wurden nach einem Infarkt stark hochreguliert. Die Reperfusion nach zwei Stunden verursachte einen Anstieg der Expression von MMP-2 nach dem Infarkt. Die Immunlokalisation in gefrorenen Schnitten des linken Ventrikels zeigte nach Permanentinfarkt sowie nach drei Tagen Reperfusion einen Anstieg von MMP-2, das in Verbindung mit der Plasmamembran stand, während eine 2 Stunden Reperfusion davor schützt. Weiterhin konnte eine Kolokalisation von MMP-2 mit Fibronectin, Collagen -1 und -3 gezeigt werden. In der Regressionsanalyse fanden sich signifikante positive Korrelationen von MMP-2 mit dem Ausdehnunsindex. Fibronectin korrelierte überdies über dies mit dem Arbeitsvolumen und dem LVEDP. Zusammenfassend kann man sagen, dass eine Reperfusion drei Tage nach Myokardinfarkt zu einer deutlichen Verbesserung des morphologischen Remodelings führen kann. Dennoch lassen sich in der Frühphase auch negative Auswirkungen erkennen, die jedoch keinen Einfluss auf die Mortalität haben. Nach einem langen Beobachtungszeitraum von 12 Wochen sind diese nicht mehr zu erkennen und somit ergibt sich langfristig ein positiver Nettoeffekt. Möglicherweise geschieht dies durch die Regulation von MMP-2.show moreshow less
  • The time window for a benefit after myocardial infarction (MI) and late reperfusion has not been fully investigated, nor are the mechanisms of potentially beneficial effects fully understood. Here we examined the effects of a very late reperfusion after 3 days (3d-Re) in comparison to reperfusion after 2 hours (2h-Re), permanent myocardial infarction (MI) and sham operation (sham) in rats. The animals have been examined for morphological and hemodynamical changes as well as changes at the protein expression level 1 wk after MI. Results: TheThe time window for a benefit after myocardial infarction (MI) and late reperfusion has not been fully investigated, nor are the mechanisms of potentially beneficial effects fully understood. Here we examined the effects of a very late reperfusion after 3 days (3d-Re) in comparison to reperfusion after 2 hours (2h-Re), permanent myocardial infarction (MI) and sham operation (sham) in rats. The animals have been examined for morphological and hemodynamical changes as well as changes at the protein expression level 1 wk after MI. Results: The morphological analysis revealed a similarly large MI size (50 – 57%) within groups and the typical remodeling. A significant attenuation through reperfusion was found for lung/BW, LV cavity area (only 12 wks), total LV area and the infarct expansion index (EI). Additionally, 2h-Re led to a significant reduction of RV weight/BW and to a significant increase in LV free wall when compared to MI after 12 wks. Hemodynamics were altered through reperfusion (2h and 3d) and showed an attenuated right atrial pressure (RAP) increase after MI and a reduction of the significant LV systolic pressure drop 1 week after MI. Additionally, 2h-Re after 1 wk was able to attenuate the changes in LV enddiastolic pressure and cardiac index. Protein expression analysis in the remote LV myocardium for fibronectin (FN), matrix metalloproteases (MMPs), and tissue inhibitors of MMPs (TIMPs) showed a differential expression after infarction and reperfusion. 1 wk after MI TIMP-1, but not TIMP-2, was significantly reduced in all infarcted groups. Fibronectin, MMP-1 and –2 were strongly upregulated after MI and associated with the cytoskeletal subfraction of the myocardium. 2h-Re attenuated the increased expression of MMP-1 and -2 after MI. Immunolocalization of MMP-2 in frozen LV tissue sections showed after MI and 3d-Re an association at the plasma membrane, which was prevented through 2h-Re. A colocalization at the plasma membrane with MMP-2 was found for FN, Collagen -1 and -3. Regression analysis revealed a significant positive correlation for MMP-1 and -2 with EI (1wk), while TIMP-1 and -2 were negatively correlated with the LVEDP 12 wks after MI. FN, in contrast, was negatively correlated with the LV relaxation and contractility 12 wks after MI. In conclusion, reperfusion for up to 3d after infarction can improve the morphological remodeling of the heart, probably through regulation of MMPs.show moreshow less

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Metadaten
Author: Bernd Josef Meyer
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-17723
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Medizinische Klinik (bis 2004)
Date of final exam:2006/04/04
Language:German
Year of Completion:2005
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Tag:Matrixmetalloproteinasen; Myokardinfarkt; Remodeling; Reperfusion
matrixmetalloproteinasen; myocardial infarction; remodeling; reperfusion
Release Date:2006/05/04
Advisor:Prof. Dr. med. Georg Ertl