Der Einfluss von Geschlechtshormonen auf die Hypertrophieantwort nach Druckbelastung im Myokard der Maus

Abstract

Die Herzhypertrophie ist ein wichtiger prognostischer Faktor kardialer Erkrankungen, der geschlechtsspezifische Unterschiede aufweist. Die Ursachen für diese Unterschiede sind nicht vollständig geklärt. Zahlreiche Studien legen jedoch nahe, dass Sexualhormone eine wichtige Rolle in der Physiologie und Pathophysiologie des Herzens spielen. Die vorliegende Arbeit sollte zur Klärung der Rolle von Östrogenen und Androgenen im Bezug auf die Entwicklung und Progression der Herzhypertrophie beitragen, um einen Beitrag zum kardialen Nutzen-Risiko-Profil dieser Hormone zu leisten. Zunächst wurden die geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Hypertrophieantwort nach Druckbelastung bei Mäusen mit Beurteilung der kardialen Funktion erfasst. Hierzu wurden neben morphologischen Untersuchungen auch hämodynamische Messungen mittels Herzkatheter durchgeführt. Zur Beurteilung wurden Parameter der Morphologie sowie der systolischen und diastolischen Funktion herangezogen.In weiteren Studien wurden die Beeinflussung der beschriebenen Prozesse durch Testosteronentzug bzw. -Übersubstitution untersucht und schließlich die Veränderungen nach Androgenrezeptor-Blockade erfasst. Im letzten Teil der Arbeit wurden die Auswirkungen von Östrogenentzug bzw. Substitution auf die morphologischen und funktionellen Veränderungen des Herzens nach Druckbelastung untersucht. Bei der Erfassung geschlechtsspezifischer Unterschiede wurde deutlich, dass weibliche Mäuse bei gleicher Druckbelastung des Herzens eine stärkere hypertrophe Reaktion zeigten als männliche Mäuse, was mit einer tendenziell besseren Herzfunktion assoziiert war. Nach Testosteronentzug bei männlichen Tieren zeigte sich eine Verringerung der linksventrikulären Masse, die Hypertrophieantwort war jedoch unverändert. Nach der Erzeugung eines supraphysiologischen Testosteron-Serumspiegels war bei den Tieren eine deutliche Zunahme der linksventrikulären Masse zu beobachten. Nach Druckbelastung zeigten sich eine verminderte Hypertrophieantwort und eine tendenziell verschlechterte Herzfunktion. Die Aufhebung der Testosteronwirkung durch Androgenrezeptor-Blockade war nicht erfolgreich, was vermutlich an der Dosierung der Antagonisten lag. Bei den weiblichen Tieren führte der Östrogenentzug zu einer massiv verminderten Hypertrophieantwort, die Gabe von hohen Dosen dieses Hormons jedoch zur verstärkten Hypertrophieantwort mit gleichzeitig massiver Verschlechterung des Allgemeinzustandes. Die Ergebnisse dieser Arbeit sprechen für eine bessere kardiale Adaptionsfähigkeit von weiblichen Tieren nach erhöhter Druckbelastung, welche anscheinend durch Östrogene vermittelt wird. Supraphysiologische Serumlevel von 17& #946;-Östradiol haben aber offensichtlich negative Wirkungen auf den Gesamtorganismus. Androgene scheinen neben einer anabolen Wirkung auf den Herzmuskel auch negative Auswirkungen auf die Herzfunktion nach Druckbelastung zu haben. Diese tierexperimentellen Befunde leisten einen Beitrag zur Erfassung der kardialen Wirkungen von Geschlechtshormonen unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen, dennoch sind viele Aspekte dieser komplexen Wirkungsweisen noch immer unklar. Cardiac hypertrophy is an important prognostic factor for cardiac diseases, which displays sex-based differences. The reasons for these differences are not completely understood. Many studies suggest that sex hormones play an important role in concerning physiological and pathophysiological processes of the heart. The aim of the present work was to contribute to characterize the role of testosterone and estrogene relating in the development of cardiac diseases and to clarify the benefit-risk profile of these hormones. First, sex-dependent differences in the adaptation of the murine heart in response to pressure overload were investigated. Therefore, morphological and hemodynamic measurements were performed.In further studies, the influence of testosterone deprivation or substitution on the described processes was monitored. After that changes depending on androgen-receptor antagonism were recorded. In the final part of the work, the effects of estrogene deprivation or substitution on morphological and functional changes in response to pressure overload were documented. It was shown that after the same degree of pressure overload the developed left ventricular hypertrophy was weaker in male hearts than in female hearts, associated with a tendency of better cardiac function. After testosterone deprivation, a distinct reduction of the left ventricular mass was seen in male mice, but the hypertrophic response after pressure overload was unchanged. After generating supraphysiological serum levels of testosterone, male animals showed a distinct increase of left ventricular mass. After pressure overload, a smaller left ventricular hypertrophic response and a tendency to a weakening of the heart function was shown. The abolition of the testosterone effects by androgen-receptor antagonism was not successful, probably due to the dose of the antagonists. In female mice hearts, estrogene deprivation led to a distinct reduction of the hypertrophic response. High serum levels of estrogene led to an increase of the hypertrophic response associated with a worsen constitution of the whole organism. The findings of this work indicate better adaptation ability after pressure overload in female mice, apparently mediated by estrogene. Supraphysiological levels of estrogene seem to have negative effects on the whole organism. Androgens seem to have anabolic effects on the myocardium and negative effects on cardiac function after pressure overload in male mice. These animal-experimental findings may contribute to our understanding of the influence of sex hormones on cardiac development under physiological and pathophysiological conditions; however, many aspects remain still obscure.