Auswirkungen von Aldosteron auf die elektrophysiologischen Eigenschaften des Herzens

Consequences of chronic aldosterone treatment on electrophysiologic properties in the heart

Das Auftreten von plötzlichem Herztod, das häufig durch ventrikuläre Tachyarrhythmien ausgelöst wird, stellt bis heute eine Herausforderung bei der Therapie der Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz dar. Derartige Arrh
Das Auftreten von plötzlichem Herztod, das häufig durch ventrikuläre Tachyarrhythmien ausgelöst wird, stellt bis heute eine Herausforderung bei der Therapie der Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz dar. Derartige Arrhythmien werden bei über 85% der Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz beschrieben und über 50% der Todesursachen werden dabei auf das Auftreten von plötzlichem Herztod zurückgeführt. Es wird vermutet, dass das elektrische Remodeling als Teil der gesamten kardialen Umbauvorgänge bei der Entstehung einer Herzinsuffizienz die pathophysiologische Grundlage dieser Arrhythmien darstellt. Das Renin-Angiotensin-Aldosteron System spielt eine zentrale Rolle bei der Ausbildung des elektrischen Remodeling und insbesondere erhöhte Aldosteronkonzentrationen korrelieren mit dem Risiko kardiovaskulärer Zwischenfälle. Darüberhinaus konnte in zwei klinischen Studien (RALES und EPHESUS) gezeigt werden, dass die Therapie herzinsuffizienter Patienten mit den Aldosteronantagonisten Spironolacton und Eplerenon die Mortalität und Morbidität und insbesondere auch das Auftreten von plötzlichem Herztod signifikant senken konnte. Weitere Studien zeigen eine Verbindung zwischen dem Auftreten einer Herzinsuffizienz und Veränderungen in der Funktion und Expression kardiospezifischer repolarisierender K+-Kanäle. Neben den klinischen Daten, die einen protektiven Effekt der Aldosteronantagonisten bei plötzlichem Herztod belegen, ist wenig über die Auswirkungen von Aldosteron auf das elektrische Remodeling des Herzens bekannt. In dieser Arbeit sollte daher die Auswirkung einer chronischen Aldosteronexposition in Ratten auf die elektrophysiologischen Eigenschaften des Herzens untersucht werden. Dazu wurde Wistar-Ratten Aldosteron verabreicht und einigen Tieren die Aldosteronantagonisten Spironolacton und Eplerenon, um die Effekte der unspezifischen (Spironolacton) und spezifischen (Eplerenon) MR Blockade auf die elektrischen Eigenschaften der Kardiomyozyten zu untersuchen. Die Aldosteron exponierten Tiere entwickelten eine linksventrikuläre Hypertrophie, die sich unabhängig von Blutdruckveränderungen entwickelte, sowie ein signifikant verlängertes QT-Intervall, vermehrt auftretende ventrikuläre Extrasystolen und ventrikuläre Tachykardien. Die Elektrolytwerte (K+, Na+, Cl-) waren dabei nicht verändert. Die Aldosteronantagonisten Spironolacton und Eplerenon waren in der Lage, die unter Aldosteron auftretenden Veränderungen zu verhindern. Die Transkription der Untereinheiten kardiospezifischer K+-Kanäle (Ito, IKur, IK1) und des L-Typ Ca2+-Kanals war unter Aldosteronstimulation im linken Ventrikel signifikant erniedrigt. Auf Proteinebene konnte dies für die Kanaluntereinheiten Kv1.5 (IKur), Kir2.3 (IK1) und Cav1.2 (L-Typ Ca2+-Kanal) bestätigt werden. Die Untersuchung eventuell zugrunde liegender Signaltransduktionswege lieferte erniedrigte mRNA Expressionslevel der kardiospezifischen Proteinkinase C Isoformen PKC-α und PKC-ε, wohingegen die mRNA-Expression von PKC-δ unter Aldosteronstimulation unverändert war. Diese Veränderungen in der Transkription der PKC Isoformen wurden durch Behandlung der Tiere mit den Aldosteronantagonisten inhibiert, was für einen MR vermittelten Effekt spricht. Weiterhin zeigte eine chronische Aldosteronstimulation eine erniedrigte mRNA Expression von Calcineurin Aß (PPP3CB) sowie Calcineurinaktivität in linksventrikulärem Gewebe der Tiere. Dieser Effekt konnte durch die Aldosteronantagonisten nicht aufgehoben werden, so dass ein Signaltransduktionsweg, der nicht über den MR vermittelt wird, zugrunde liegen könnte. Insgesamt konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass chronisch erhöhte Aldosteronkonzentrationen im Rattenherz blutdruckunabhängig zu strukturellen und elektrischen Veränderungen führen, die das Auftreten maligner ventrikulärer Arrhythmien begünstigen. Beide Aldosteronantagonisten Spironolacton und Eplerenon sind in der Lage, die durch Aldosteron vermittelten Effekte in gleicher Weise zu inhibieren. Die Ergebnisse zeigen pathophysiologische Zusammenhänge auf, die die Bedeutung von Aldosteron und der Therapie mit Aldosteronantagonisten für die Behandlung der Herzinsuffizienz und in Zukunft möglicherweise der Hypertrophie unterstreichen.
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Aims: Treatment of heart failure patients with aldosterone antagonists has been shown to reduce the occurrence of sudden cardiac death. Therefore we determined the consequences of chronic exposure to aldosterone and the 
Aims: Treatment of heart failure patients with aldosterone antagonists has been shown to reduce the occurrence of sudden cardiac death. Therefore we determined the consequences of chronic exposure to aldosterone and the aldosterone antagonists eplerenone and spironolactone on the electrophysiological properties in a rat model. Methods and Results: Male Wistar rats were chronically treated (4 weeks) with aldosterone (ALD) via an osmotic minipump. Spironolactone (SPI) or eplerenone (EPL) were administered with the rat chow. ALD treated animals developed left ventricular hypertrophy, prolonged QT-intervals, a higher rate of ventricular premature beats and non-sustained ventricular tachycardia despite normal blood pressure values. Spironolactone and eplerenone were both able to inhibit the alterations. Left-ventricular mRNA expression of Kv4.2 and Kv4.3 (Ito), Kv1.5 (IKur), Kir2.1 and Kir2.3 (IK1) and of Cav1.2 (L-type Ca2+ channel) was significantly down-regulated in ALD. Correspondingly, the protein expression of subunits Kv1.5, Kir2.3 and Cav1.2 was significantly decreased. Transcription levels of PKC-α and PKC-ε were significantly reduced, whereas PKC-δ mRNA expression was unaltered in ALD. Aldosterone receptor antagonists were able to prevent aldosterone-induced regression of PKC-α and PKC-ε mRNA levels. A diminished calcineurin activity and mRNA expression of the Aß subunit of calcineurin was found in ALD, which was insensitive to aldosterone antagonists. Conclusions: Chronic aldosterone-overload induces blood pressure independent structural and electrical remodelling of the myocardium resulting in an increased risk for malignant ventricular arrhythmias.
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Metadaten
Author:Theresa Dartsch
URN:urn:nbn:de:hebis:30-86439
Referee:Manfred Schubert-Zsilavecz
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2010/12/29
Year of first Publication:2010
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2010/11/24
Release Date:2010/12/29
Tag:Elektrisches Remodeling; Eplerenon
Sudden cardiac death ; aldosterone ; electrical remodeling; left ventricular hypertrophy
SWD-Keyword:Aldosteron ; Aldosteronantagonist ; Elektrokardiogramm; Magnetokardiographie ; Renin-Angiotensin-System ; Sekundenherztod ; Spironolacton
HeBIS PPN:22991750X
Institutes:Pharmazie
Dewey Decimal Classification:540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Sammlungen:Universitätspublikationen
Biologische Hochschulschriften (Goethe-Universität)
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

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