Effekte kardioprotektiver Zyklopeptide auf Funktion und Morphometrie des Herzens im Rattenmodell der dilatativen Immunkardiomyopathie

• Main Author: Müller, Markus
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2014
• Subjects: Dilatative Kardiomyopathie; ddc:615
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/10193; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-101935; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-101935; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/10193/Mueller_Markus_DICM.pdf

Kardiomyopathien sind Erkrankungen des Herzmuskels, die mit einer kardialen Funktionsstörung einhergehen. Formen, die ohne erkennbare Ursache zu einer progredienten Dilatation und Reduktion der Kontraktilität des linken Ventrikels führen, werden als idiopathische dilatative Kardiomyopathie (DCM) bezeichnet. Sie ist der Hauptgrund für schwere Herzinsuffizienz und die damit assoziierten Einschränkungen der Lebensqualität bei jungen Erwachsenen. Neben der beeinträchtigten kardialen Funktion weisen diese Patienten oftmals auch Veränderungen im Bereich der humoralen und zellulären Immunität auf. Ein Teil der Patienten entwickelt Autoantikörper, die sich gegen den kardialen β1-adrenergen Rezeptor richten und ihn ähnlich wie der natürliche Ligand Adrenalin aktivieren. Hieraus resultiert eine chronische Überstimulation des Rezeptors, die über eine initiale Hypertrophie dann zu einer eingeschränkten Pumpfunktion führt. Nachdem sich die Therapie der Antikörper-vermittelten Immunkardiomyopathie bisher auf die Behandlung der Herzinsuffizienz und die Kontrolle der Herz-insuffizienzsymptome beschränkt, könnten β1-ECII-homologe Peptide als Antikörper-Fänger bei Antikörper-positiven Patienten nun einen kausalen Therapieansatz darstellen. In diesem Zusammenhang wurden ein aus 25 Aminosäuren bestehendes zyklisches Peptid, eine aus 18 Aminosäuren bestehende Zyklopeptid-Mutante und ihre jeweiligen linearen Äquivalente im Rattenmodell auf Antikörper-neutralisierende Effekte und potentielle therapeutische Wirksamkeit getestet. Das Rattenmodell ist hierfür besonders geeignet, da die Aminosäuresequenz der funktionell wichtigen zweiten extrazellulären Domäne des β1-adrenergen Rezeptors (β1-ECII) bei Mensch und Ratte absolut identisch ist. Auf immunologischer Ebene konnte der Titer der krankheitsinduzierenden β1-ECII-Antikörper bereits nach der ersten Applikation zyklischer Peptide relevant gesenkt werden und nahm im weiteren Verlauf der Behandlung kontinuierlich ab. Nach Zyklopeptidgabe kam es am Herzen zu einer Reduktion des linksventrikulären Durchmessers und zu einer fast vollständigen Normalisierung der anatomischen Proportionen. Auf die Morphologie der Myozyten selbst und auch den Kollagengehalt des Gewebes hatte die Zyklopeptidtherapie keinen wesentlichen Einfluss. Die funktionellen Eigenschaften des Herzens ließen sich durch die Neutralisation stimulatorischer β1-ECII-Antikörper mittels intravenöser Zyklopeptidapplikation deutlich verbessern: Die Verkürzungsfraktion des linken Ventrikels und der Herzindex als Parameter für die kardiale Leistungsfähigkeit konnten durch die Behandlung wieder weitgehend normalisiert werden. Diese im Tiermodell erzielten Ergebnisse lassen einen therapeutischen Effekt der Zyklopeptide vermuten. Der Ansatz einer spezifisch gegen Antikörper gerichteten Therapie zur Behandlung von Patienten mit β1-Antikörper-positiver Herzinsuffizienz erscheint daher vielversprechend. === Cardiomyopathies are disorders of the heart with particular morphological and physiological characteristics. Cardiomyopathies with unknown origin resulting in progressive left ventricular dilatation and reduced cardiac contractility are named idiopathic dilated cardiomyopathy (DCM). It is the most common cause of heart failure with its associated severe limiting symptoms in young adults. Besides the compromised cardiac function, those patients frequently also exhibit alterations in the humoral and cellular immunity. Some of them develop autoantibodies targeting and activating the cardiac β1-adrenergic receptor similar to its natural ligand epinephrine with a subsequent chronic overstimulation and a decline in left ventricular contractile function. Since the therapy of antibody mediated immune cardiomyopathy has been restricted to the treatment of the heart failure and its concomitant symptoms β1-ECII homologous peptides may constitute a new approach by neutralizing harmful antibodies. Therefore, a 25 amino acid cyclic peptide, a 18 amino acid cyclic peptide mutant, and their linear equivalents were tested for antibody scavenging and potential therapeutic effects in the rat. The rat model was chosen because the amino acid sequence of the functionally important second extracellular loop of the β1-adrenergic receptor (β1-ECII) is completely homologous between human and rat. In contrast to linear peptides, cyclic peptides significantly reduced the β1-ECII antibody titer despite continuous immunization with the disease inducing antigen. Cyclopeptides also achieved a nearly complete restitution of the left ventricular proportions without a significant change in cardiomyocyte morphology or collagen content. In addition, important cardiac parameters such as fractional shortening and cardiac index were clearly improved. The results obtained suggest a therapeutic effect of the applied cyclopeptides. Thus, epitope mimicking cyclic antibody scavengers may open up new perspectives in the treatment of β1-antibody positive heart failure in humans.