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Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Interaktion von ANP und Ang II im Bereich der blutdruckbestimmenden Widerstandsgefäße zu untersuchen. Ein besonderer Augenmerk wurde hierbei auch auf die Bedeutung von RGS2 gerichtet. Durch das Zusammenspiel der beiden funktionellen Antagonisten ANP und Ang II wird der Blutdruck reguliert. ANP und Ang II üben hierbei jeweils gegenteilige Effekte aus. Ang II hat vasokonstriktorische Effekte auf die Blutgefäße, vermindert die Natriurese und Diurese und erhöht den Sympathikustonus. ANP hingegen besitzt blutdruckmindernde Effekte, hervorgerufen durch Vasodilatation, gesteigerte Diurese, die Erhöhung der endothelialen Durchlässigkeit und der Hemmung des Sympathikustonus. Da nichts über die Interaktion dieser beiden Hormone in der Mikrozirkulation bekannt ist, wurden im Rahmen der Dissertation intravitalmikroskopische Studien der Mikrozirkulation des Musculus cremaster der Maus, in Anlehnung an der von Baez (1973) publizierten Methode, durchgeführt. Darüber hinaus wurden auch die Effekte von Ang II und ANP auf den Blutdruck durch invasive Blutdruckmessung untersucht. Der Durchmesser von präkapillären Arteriolen des M. cremaster wurde vor und während lokaler Superfusion von Ang II oder ANP gemessen. Ang II löste eine konzentrationsabhängige stabile Konstriktion aus. Bei der ausschließlichen Superfusion von ANP in verschiedenen Konzentrationen hingegen, zeigte sich kein Effekt auf den basalen Vasotonus. ANP war jedoch in der Lage, an Ang II vorkontrahierten Arteriolen, den konstriktorischen Effekt von Ang II aufzuheben und sogar darüber hinaus eine ausgeprägte Vasodilatation zu bewirken. Dieser Effekt konnte auch bei der invasiven Messung des mittleren arteriellen Blutdrucks nachgewiesen werden. Der durch Ang II ausgelöste Blutdruckanstieg wurde durch die zusätzliche Infusion von ANP gemindert. Ang II aktiviert die Kontraktion von glatten Gefäßmuskelzellen durch den Gαq-gekoppelten AT1-Rezeptor. RGS2 hingegen ist ein negativer Regulator von Gαq. Da von RGS2 bekannt ist, dass er von cGKI phosphoryliert und stimuliert wird (Osei-Owusu et al., 2007), stellte sich die Frage, ob ANP über RGS2 dem vasokonstriktiven Effekt von Ang II entgegenwirkt. Bei den Versuchen an RGS2-KO Mäusen zeigt sich hierbei, dass ANP nicht mehr in der Lage ist, den vasokonstriktiven Effekt von Ang II aufzuheben. Daraus ist nun der Schluss zu ziehen, dass RGS2 eine bedeutende Rolle für die Wechselwirkung zwischen ANP und Ang II in der Mikrozirkulation spielt und somit eine wichtige Aufgabe bei der Regulation des peripheren Widerstands und des Blutdrucks hat.
Es konnte gezeigt werden, dass die in Monozyten und in Thrombozyten produzierten Cannabinoide Anandamid und 2-Arachidonylglycerol zur Blutdruckernierdrigung nach akutem Myokradinfarkt der Ratte beitragen. Durch CB1-Rezeptor-Blockade wurde der Abfall des arteriellen Mitteldruckes verhindert, aber die Mortaliät zwei Stunden nach MI erhöht. Dies geschieht möglicherweise durch Beeinträchtigung der endothelialen Funktion. Durch chronische CB1-Rezeptorstimulation konnte bei Ratten mit grossen Infarkten trotz erhöhtem LVEDP der Abfall des linksventrikulären systolischen Drucks und des arteriellen Mitteldrucks vermindert und das Auftreten einer endothelialen Dysfunktion verhindert werden. Bei Ratten mit kleinen Infarkten wurde durch Verabreichung von HU-210 der Herzindex verbessert und der totale periphere Widerstand vermindert. Die linksventrikuläre CB1-Rezeptorexpression war bei Ratten mit grossen Infarkten im Vergleich zu nicht-infarzierten Tieren unverändert. Durch CB1-Rezeptorantagonisierung wurde die maximale Druckentwicklungskapazität weiter vermindert, die Druck-Volumen-Kurve weiter nach rechts verschoben und das Arbeitsvolumen von Ratten mit grossen Infarkten vermindert.
Mit dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass ANP über die Aktivierung der endothelialen Guanylyl Cyklase A (GC-A) akut die Permeabilität für Albumin an postkapillären Venolen stimuliert. Durch diesen Mechanismus ist ANP neben der chronischen auch an der akuten Reduktion des Plasmavolumens und des systolischen arteriellen Blutdrucks beteiligt. Aufgrund der wichtigen extrarenalen endothelialen Effekte stellt ANP das einzige hypovolämische Hormon im Organismus dar und ist somit ein bedeutender physiologischer Regulator der transvaskulären Volumenhomöostase. Jedoch sind diese Effekte deutlich von denen der vasoaktiven Substanzen, wie z. B. Histamin oder Thrombin und anderer diuretisch wirkender Substanzen, wie z. B. Schleifendiuretika, abzugrenzen. Vermutlich wird der permeabilitätssteigernde Effekt von ANP durch die beobachtete gesteigerte PKG- und PKA-abhängige Phosphorylierung von VASP vermittelt, wodurch möglicherweise die parazelluläre Permeabilität selektiv für Albumin gesteigert wird. Den gegenregulatorischen Mechanismus zur endothelialen GC-A stellt der NPR-C dar. Durch diesen erfolgt eine verminderte PKA- und PKG-abhängige Phosphorylierung von VASP, was durch die ANP-Infusion an EC GC-A KO Mäusen beobachtet wurde und zu einer Reduktion der physiologischen Permeabilität für Albumin an den postkapillären Venolen führen könnte. Somit wird wahrscheinlich durch diesen Mechanismus das Plasmavolumen, aber nicht der systolische arterielle Blutdruck in vivo gesteigert und eine übersteigerte Reaktion der GC-A verhindert. Aufgrund der enormen Bedeutung des ANP/GC-A Systems für die Modulation der endothelialen Permeabilität und die akuten sowie chronischen Regulation des Plasmavolumens und arteriellen Blutdrucks besitzt es bei Dysfunktion eine bedeutende klinische Relevanz. Denn durch eine verminderte Sekretion von ANP oder der Dysfunktion des endothelialen GC-A-Rezeptors, durch verschiedene Single Nucleotid Polymorphismen (SNPs) oder Desensitisierung, kann dieses System an der Entstehung der essentiellen Hypertonie oder der Hypervolämie bzw. Hypernatriämie bei herzinsuffizienten Patienten beteiligt sein.
Myokardhypertrophie stellt einen Adaptationsmechanismus des Herzens an erhöhte Belastungen wie chronische arterielle Hypertonie, Myokardinfarkt, Koronare Herzkrankheit, Myokarditis und Kardiomyopathien dar. Sowohl biomechanische als auch neurohumorale Stimuli führen auf einer Reihe von Signalwegen zur Myokardhypertrophie, die als Größenzunahme postmitotischer Kardiomyozyten definiert ist. Zyklisches 3´5´-Guanosinmonophosphat ist ein ubiquitärer intrazellulärer Signalträger, der im kardiovaskulären System auf mindestens drei bekannten Wegen aus Guanosintriphosphat durch Abspaltung von Pyrophosphat synthetisiert wird. Die Synthese erfolgt unter anderem durch Aktivierung der partikulären, membranständigen Guanylylzyklase A durch Atriales Natriuretisches Peptid oder „B-Typ“ Natriuretisches Peptid und der Guanylyzyklase B, durch „C-Typ“ Natriuretisches Peptid. Des Weiteren wird über neuronale, endotheliale, oder induzierbare Stickstoffmonoxid-Synthase Stickstoffmonoxid synthetisiert, welches die lösliche, vorwiegend zytosolisch lokalisierte Guanylyzyklase aktiviert, die wiederum aus Guanosintriphosphat zyklisches 3´5´-Guanosinmonophosphat synthetisiert. Das intrazelluläre zyklische 3´5´-Guanosinmonophosphat lässt sich durch Behandlung mit Sildenafilcitrat, einem unter dem Markennamen Viagra® zur Therapie der Erektilen Dysfunktion und Revatio® zur Therapie der pulmonalen arteriellen Hypertonie zugelassenem Pharmakon, erhöhen. Sildenafil hemmt die Phosphodiesterase 5A, ein unter anderem in Lunge, Kardiomyozyten, Kleinhirn und glatter Muskulatur vorkommendes Isoenzym. In der vorliegenden Dissertation wurden die kardialen Effekte des Phosphodiesterase 5-Inhibitors Sildenafil an zwei Mausmodellen mit funktionell gut kompensierter Herzhypertrophie getestet. Die mittlere Tagesdosis betrug 150 (Studie 1) bzw. 240 (Studie 2) mg/kg Körpergewicht Sildenafil, in Anlehnung an publizierte Studien mit Nagern (Takimoto et al., 2005b). Diese Dosis wurde oral über vier (Studie 1) bzw. neun Wochen (Studie 2) zugeführt. Die mittlere Plasmakonzentration von Sildenafil lag mit 60 nM weit über dessen IC 50 (3,5 nM) zur Hemmung der PDE 5 in vitro. Studie 1 In der ersten Studie wurde die Nachlast des Herzens mittels operativer transverser Aortenkonstriktion um ca. 25 - 35 mmHg über vier Wochen erhöht. Vergleichbare Anstiege des systolischen Blutdrucks werden in Patienten mit ausgeprägter essenzieller arterieller Hypertonie gemessen. Nekropsie, echokardiographische, histologische und morphometrische Untersuchungen zeigten übereinstimmend die Entwicklung einer konzentrischen Herzhypertrophie ohne interstitielle Fibrose. Echokardiographische Bestimmungen der linksventrikulären Funktion zeigten einen leichten Anstieg der Ejektionsfraktion bei unveränderter fraktioneller Verkürzung der Wand des linken Ventrikels. Proteinchemische Analysen an linksventrikulären Gewebeproben zeigen die Aktivierung von Signalwegen der Herzypertrophie, insbesondere der Mitogen-Aktivierten Protein Kinase ERK 1 / 2. Zusammengenommen belegen diese morphologischen, funktionellen und biochemischen Analysen, dass durch die moderate operative Aortenstenose die Entwicklung einer ausgeprägten, aber funktionell gut kompensierten Linksherzhypertrophie induziert wurde. Die Entwicklung dieser Herzhypertrophie wurde durch Sildenafil nicht verhindert. Im Gegenteil, es zeigte sich unter der Gabe des Pharmakons sogar eine leichte Tendenz zur funktionellen Verschlechterung des linken Ventrikels, mit leicht reduzierter Ejektionsfraktion und gesteigertem Lungenfeuchtgewicht. Auch die kardiale Aktivierung des Hypertrophiesignalweges MAPK / ERK wurde durch Sildenafil nicht beeinflusst. Studie 2 In der zweiten Studie wurden die Effekte von Sildenafil an einem monogenetischen Mausmodell mit globaler Deletion der Guanylylzyklase-A (GC-A -/-), dem Rezeptor für Atriales natriuretisches Peptid, getestet. Wie zuvor in publizierten Studien gezeigt wurde, haben GC-A -/- Mäuse eine chronische arterielle Hypertonie, mit Anstiegen des systolischen Blutdrucks um 20 - 25 mmHg. Nekropsie, Echokardiographie, Histologie und Morphometrie ergaben übereinstimmend, dass diese arterielle Hypertonie von einer ausgeprägten globalen, funktionell gut kompensierten Herzhypertrophie mit leichter interstitieller Fibrose begleitet wurde. Unter der neunwöchigen Behandlung mit Sildenafil kam es zu einem signifikanten aber inkomplettem Rückgang der systemischen arteriellen Hypertonie (um ca 8 - 10 mmHg). Trotz dieser hypotensiven Effekte wurden die Rechts- und Linksherzhypertrophie und die kardiale Fibrose der GC-A -/- Tiere durch Sildenafil nicht beeinflusst. Dagegen zeigte sich auch hier mittels Echokardiographie eine leichte Verschlechterung der linksventrikulären Funktion unter Sildenafil, mit Abnahmen der Ejektionsfraktion und der fraktionellen Verkürzung des linken Ventrikels sowie einer Zunahme des endsystolischen Kammerdurchmessers. Zusammenfassend wurden die in der Literatur beschriebenen protektiven, kardialen antihypertrophen Effekte von Sildenafil in der vorliegenden experimentellen Dissertation nicht bestätigt.
Wenig ist bekannt über die gesundheitsrelevanten Effekte von Spielraumgestaltungen im Kindergarten. Deshalb sollten in dieser Studie die Auswirkungen der Neugestaltung des Außengeländes eines Kindergartens untersucht werden. Dazu wurde eine historisch-kontrollierte Studie konzipiert, an der 66 Kinder des Interventionskindergarten St. Jakobus in Versbach / Würzburg teilnahmen. Die Daten von 336 Kindern aus 20 Kontrollkindergärten der PAKT-Studie standen als Kontrollen zur Verfügung. Die Intervention bestand in der vollständigen Neugestaltung des Außen¬geländes des Kindergartens und der Aufstellung eines großen Klettergerätes (Playmobil-Aktivschiff). Die Messungen erfolgten 3 Monate vor und 5-7 Wochen nach der Eröffnung des neuen Außengeländes. Gemessen wurde der zeitliche Anteil an „moderate-and-vigorous physical activity“ (MVPA) mittels Bewegungsmonitoren (GT1M) an 7 Tagen, sowie folgende motorische Tests: Einbeinstand (EIN), Seitliches Hin- und Herspringen (SHH) und Standweitsprung (SW) aus dem Karlsruher Motorik-Screening, Balancieren rückwärts (RB) und Zielwurf auf eine Scheibe aus dem Motoriktest für 4-6 Jährige und das dynamische Balancieren rückwärts (DBR) aus dem Körperkoordinationstest für Kinder. Der DBR wurde nur im Interventionskindergarten durchgeführt. Aus den Z-Werten der Ergebnisse im EIN, SHH, SW wurde ein Motorikgesamtscore als Maß der allgemeinen körperlichen Leistungsfähigkeit gebildet. Größe, Gewicht, Hautfaltendicke an vier Körperstellen (über dem Bizeps und dem Trizeps, sowie subskapulär und suprailiakal) und der Blutdruck wurde gemessen (Dinamap 8100, Critikon). Aus Daten des Deutschen Wetterdienstes wurde die mittlere Tagestemperatur am Tag der zweiten Untersuchung bestimmt und bei den Analysen des Blutdrucks berücksichtigt. In zwei Fragebögen wurden Informationen zu familiären, gesundheitlichen und sozioökonomischen Gegebenheiten ermittelt sowie sportliche Aktivitäten in der Freizeit abgefragt. Die Änderungen im MVPA-Anteil an Vormittagen von Werktagen und die Änderungen im Motorikgesamtscore der motorischen Leistungsfähigkeit wurden als primäre Ergebnisvariablen definiert. Für die statistischen Berechnungen wurde PASW Statistics 18 genutzt. Um Gruppenunterschiede zu T1 zu analysieren wurde die Varianzanalyse (ANOVA) verwendet. Für die Längsschnitt¬unter-suchung bei intervallskalierten Variablen wurde die univariate Varianzanalyse genutzt (allgemeines lineares Modell) und Alter, sowie Geschlecht als feste Faktoren, das Ergebnis der Eingangsuntersuchung als Kovariate ins Modell eingeschlossen. Zur Eingangsuntersuchung bestanden folgende signifikante Unterschiede zwischen der Kontroll- und Interventionsgruppe: die Interventionsgruppe waren am Vormittag von Werktagen weniger körperlich aktiv und schnitten schlechter im SHH ab. Im Längsschnitt zeigten sich für die Interventionsgruppe gegenüber der Kontrollgruppe signifikante Verbesserungen in den beiden primären Ergebnisvariablen MVPA-Anteil am Vormittag von Werktagen (p=0,002), sowie im Motorikgesamtscore der motorischen Leistungsfähigkeit (p=0,012). Weitere positive Ergebnisse ergaben sichfür den systolischen Blutdruck (p=0,037 unter Einschluss der mittleren Tagestemperatur als Kovariate). Hingegen stiegen Gewicht (p=0,009), BMI-Perzentile (p= 0,003) und Trizeps-Hautfaltendicke (p<0,001) im Vergleich zur Kontrollgruppe an. Die attraktive Neugestaltung des Außengeländes eines Kindergartens zeigte sich also erfolgreich, das Bewegungsverhalten und die motorischen Fähigkeiten der Kinder zu fördern. Es konnte auch nachgewiesen werden, dass die mittlere Außentemperatur einen hoch signifikanten Einfluss auf den systolischen Blutdruck hat, weshalb dies in entsprechenden zukünftigen Studien berücksichtigt werden sollte. Trotz Intervention ergab sich im Beobachtungszeitraum eine Zunahme von Gewicht, BMI und subkutanem Fettgewebe. Als Ursache dafür kommen die kurze Beobachtungszeit, sowie die Einschränkungen während der Umbauphase des Außengeländes in Frage. Zukünftige Studien sollten unbedingt auch langfristige Messungen des Gewichts, BMIs und subkutanen Fettgewebes beinhalten, um hier weiter Klarheit zu schaffen. Nach den Ergebnissen dieser Studie stellt die Neugestaltung des Außengeländes in Kindergärten eine effektive Möglichkeit zur Förderung der Gesundheit von Kindern dar.
Effekte eines 10-monatigen Bewegungsprogramms im Kindergarten auf kardiovaskuläre Risikofaktoren
(2013)
Übergewicht und Hypertonie sind die führenden Risikofaktoren für kardiovaskuläre Erkrankungen wie Herzinfarkt und Schlaganfall und erhöhen damit deutlich die Morbidität und Mortalität im Erwachsenenalter. Der Anstieg der Adipositasprävalenz in den letzten Jahrzehnten nicht nur im Erwachsenen- sondern insbesondere auch im Kindesalter erfordert die Entwicklung geeigneter Präventionsmaßnahmen. Vor diesem Hintergrund wurden in dieser Arbeit die Effekte eines 10-monatigen Bewegungsprogramms auf den systolischen und diastolischen Blutdruck sowie den BMI, die Trizepshautfaltendicke und die Summe der Dicken von vier Hautfalten (Trizeps-, Bizeps-, Subskapular- und Suprailiakalhautfalte) von vier- bis fünfjährigen Kindergartenkindern in Unterfranken untersucht.
Die Daten wurden im Rahmen der Studie „PAKT“ („Prevention Through Activity in Kindergarten Trial“), einer cluster-randomisierten kontrollierten Studie, erhoben. Insgesamt wurden 709 Kinder (340 Kontroll- und 369 Interventionskinder) untersucht. Kinder der Interventionsgruppe nahmen unter Anleitung speziell geschulter ErzieherInnen fünf Mal pro Woche an einer 30-minütigen Bewegungseinheit teil und erhielten zusätzlich Bewegungshausaufgaben. Zudem fanden Elternabende unter anderem zu Themen wie „Gesunde Ernährung“ und “Bedeutung von Sport für die Entwicklung des Kindes“ statt. Kinder der Kontrollkindergärten behielten ihre gewohnten Aktivitäten, bestehend aus einer 30- bis 45-minütigen Sporteinheit pro Woche, bei.
Die Ergebnisse zeigten, dass in der Interventionsgruppe eine signifikant stärkere Abnahme in der Trizepshautfalte gegenüber der Kontrollgruppe erreicht werden konnte. In der geschlechtsspezifischen Analyse war dieser Effekt nur bei den Jungen signifikant. Der erreichte Effekt war allerdings schon zwei bis vier Monate nach Beendigung der Intervention nicht mehr nachweisbar.
In einer explorativen Subgruppenanalyse konnte nachgewiesen werden, dass insbesondere auch bereits von Übergewicht betroffene Kinder durch die Intervention profitierten. Trotz der geringen Stichprobengröße zeigte sich bei Kindern der Interventionsgruppe eine signifikant geringere Zunahme in der Trizepshautfalte gegenüber Kindern der Kontrollgruppe.
Auf BMI und Blutdruck hatte die Intervention keinen signifikanten Einfluss.
Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass das im Rahmen der Studie PAKT entwickelte Bewegungsprogramm im Kindergarten bezüglich der Prävention von Übergewicht erfolgversprechend ist und auch die Körperfettmasse bereits übergewichtiger Kinder positiv beeinflusst.
Studienobjekte: Um angemessene Reaktionen auf die gebotene Stresssituation zu bekommen wurden 29 Probanden, davon 14 Männer und 15 Frauen verglichen. Dabei wurde auf einen breiten Querschnitt der beruflichen Tätigkeit geachtet. Versuchsaufbau: Die Probanden wurden anhand von Rechenaufgaben an einem Computer in Stress gesetzt, die dadurch auftretenden Reaktionen der Atmung wurden mittels Spirometrie aufgezeichnet. Gleichzeitig wurden durchgehend der Blutdruck und die Herzfrequenz bestimmt, zudem in regelmäßigen Abständen die Blutgase sowie Urin-Katecholamine abgenommen. Versuchsort: Universität Würzburg, Abteilung für Betriebsmedizin Versuchspersonen: 15 Frauen im Alter von 17-31 sowie 15 Männer von 19-33 Jahren nahmen an den Versuchen teil. Ergebnisse: Bezugnehmend auf die Urin-Katecholamine zeigte sich ein Anstieg während der Stressphase, sowohl bei Frauen, als auch bei Männern. RQ, VO2, VCO2, Vt sowie VE ergaben allesamt einen Anstieg während der Stressphase bei beiden Geschlechtern. Die Atemfrequenz fiel stressinduziert ab. Der Blutdruck stieg erwartungsgemäß, sowohl systolisch als auch diastolisch an. Der periphere Widerstand verzeichnete seinen höchsten Wert direkt im Anschluss an das Testende. Zusammenfassung: Während Stressbelastung kam es wohl als Ausdruck einer vermehrten Glucoseutilisation zu einem RQ Anstieg, gleichzeitig im Rahmen der Kompensationsmechanismen zu einem Abfall der Atemfrequenz bei gleichzeitigem Anstieg des Atemzugvolumens. Trotz Anstiegs der Blutdruckwerte bei gleichzeitig erhöhten Katecholaminen kam es zu einem Abfall des peripheren Widerstandes, was als Zentralisationsmechanismus zu deuten ist. Im Anschluss an die Stressbelastung erreichte dieser seinen höchsten Wert, somit ist von einer vermehrten Gefährdung eines gefäßstenosierenden Prozesses akut nach Beendigung einer psychischen Belastungssituation auszugehen.
Thyrotropin releasing hormone (TRH), 10 pmol kg-1 injected in the region of locus coeruleus, caused a rapid (within 1 min) rise of mean arterial pressure in the urethane- naesthetized rat. No clear-cut effects in heart rate or ventilation were observed. When TRH was injected into the lateral ventricle, a dose more than 10-fold higher was required to achieve a comparable rise in arterial pressure. It is concluded that TRH may have a physiological rote in centrat cardiovascular regulation.