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In this Doctoral Thesis we investigated the consequences of perturbed mitochondrial calcium handling in the context of a rare human disease, Barth syndrome, in which the altered phospholipid composition of the inner mitochondrial membrane affects the structural organization of several protein complexes, including the mitochondrial calcium uniporter. We discovered that loss of the mitochondrial calcium uniporter in cardiac, but not skeletal muscle mitochondria hinders the calcium-induced adaptation of mitochondrial oxidative metabolism during workload transitions. This mechano-energetic uncoupling impairs the physiological increase in contractile force during physical exercise and might predispose Barth syndrome patients to the development of arrhythmias.
Long-term treatment effect studies in large female Fabry patient groups are challenging to design because of phenotype heterogeneity and lack of appropriate comparison groups, and have not been reported. We compared long-term cardiomyopathy and kidney function outcomes after agalsidase beta treatment with preceding treatment-naive outcomes.
Methods and results Self-controlled pretreatment and post-treatment comparison (piecewise mixed linear modelling) included Fabry female patients ≥18 years at treatment initiation who received agalsidase beta (0.9–1.1 mg/kg every other week) for ≥2 years, with ≥2 pretreatment and ≥2 post-treatment outcome measurements during 10-year follow-up. Left ventricular posterior wall thickness (LVPWT)/interventricular septal thickness (IVST) and estimated glomerular filtration rate (eGFR, Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration creatinine equation) analyses included 42 and 86 patients, respectively, aged 50.0 and 46.3 years at treatment initiation, respectively. LVPWT and IVST increased pretreatment (follow-up 3.5 years) but stabilized during 3.6 years of treatment (LVPWT: n = 38, slope difference [95% confidence interval (CI)] = - 0.41 [ - 0.68, - 0.15] mm/year, P\(_{pre–post difference}\)<0.01; IVST: n = 38, slope difference =-0.32 [-0.67, 0.02] mm/year, P\(_{pre–post difference}\) = 0.07). These findings were not modified by renal involvement or antiproteinuric agent use. Compared with the treatment-naive period (follow-up 3.6 years), eGFR decline remained modest and stabilized within normal ranges during 4.1 years of treatment (slope difference, 95% CI: -0.13 [-1.15, 0.89] mL/min/1.73m\(^2\)/year, P\(_{pre–post difference}\) = 0.80).
Conclusions Cardiac hypertrophy, progressing during pretreatment follow-up, appeared to stabilize during sustained agalsidase beta treatment. eGFR decline remained within normal ranges. This suggests that treatment may prevent further Fabry-related progression of cardiomyopathy in female patients and maintain normal kidney function.
In der vorliegenden prospektiven experimentellen Studie wurden jeweils 18 Probanden sowie Patienten, die unter einer genetisch gesicherten Friedrich-Ataxie leiden, mit der Tissue-Phase‐Mapping (TPM) Sequenz im MRT untersucht. Mit der erwähnten Sequenz ist es möglich, die Geschwindigkeit der Herzwandbewegung über einen Herzzyklus zeitlich hoch aufgelöst (13,8 ms) darzustellen. Es wurde in der Vergangenheit gezeigt, dass die Daten der TPM‐Messung reproduzierbar sowie mit denen aus einer Ultraschalluntersuchung gewonnenen Daten vergleichbar sind. Die Aufnahme erfolgt unter freier Atmung in Navigatortechnik. Dadurch ist diese Untersuchung auch bei Patienten möglich, die aufgrund Ihrer Erkrankung sonst nicht ausreichend lange die Luft anhalten könnten. Die Friedreich‐Ataxie ist die häufigste aller Ataxien in der Adoleszenzphase und wird autosomal-rezessiv vererbt. Neben neurologischen Ausfällen kann es auch zu einer kardialen Beteiligung kommen. Dabei zeigt sich bei einem großen Teil der Patienten eine Kardiomyopathie mit asymmetrischer septaler Hypertrophie sowie einer dynamischen linksventrikulären Ausflussobstruktion. Die American Heart Association klassifiziert dieses Krankeitsbild als sekundäre Kardiomyopathie neuromuskulären Ursprungs. Es wurde in der Vergangenheit bereits gezeigt, dass es unter einer Therapie mit dem Medikament Idebenone zu einer Verbesserung der kardialen Funktion kommen kann. Im Zusammenhang mit einer groß angelegten, multizentrischen Phase III Studie (MICONOS-Studie) kamen diese Patienten nach Würzburg für eine MRT-Untersuchung. Im Rahmen dessen erfolgte dann auf freiwilliger Basis eine Untersuchung mit der TPM-Sequenz. Diese Substudie wurde von der lokalen Ethikkommission genehmigt und die Patienten wie auch Probanden haben selbst oder durch Erziehungsberechtigte der Untersuchung zugestimmt. Es konnte durch diese Arbeit gezeigt werden, dass zum einen die Methode des Tissue-Phase‐Mappings erfolgreich am Institut für Röntgendiagnostik des Universitätsklinikums Würzburg eingeführt werden konnte. Zum anderen, dass die Ergebnisse der herzgesunden Probanden mit anderen, in der Vergangenheit durchgeführten Studien, ähnlich und vergleichbar sind. Zudem konnten teilweise signifikante Unterschiede der systolischen wie auch der diastolischen Geschwindigkeiten zwischen Probanden und Patienten der MICONOS Studie in einigen ROIs bzw. global nachgewiesen werden. Dies bedeutet, dass das hier vorgestellte Verfahren in der Lage ist, Unterschiede in den Geschwindigkeiten der regionalen wie auch globalen Herzwandbewegung in allen drei Bewegungsachsen zwischen verschiedenen Kollektiven zu detektieren. Diese Differenzen können ein Frühzeichen für eine pathologische Herzmuskelerkrankung sein und somit helfen, dass frühzeitig eine entsprechende Therapie begonnen wird. Aufgrund der Ergebnisse dieser Dissertation werden weitere Studien folgen, die helfen werden, dass das Tissue-Phase‐Mapping Verfahren Einzug in die klinische Routine erhalten wird.