Echokardiographische Charakterisierung und microRNA Profil im Mausmodell für Angiotensin II-induzierte Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion

Abstract

Die Herzinsuffizienz stellt eine der relevantesten Krankheiten für unsere Bevölkerung dar und bedeutet eine starke sozioökonomische Belastung für unsere Gesellschaft. Die Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) wurde dabei lange Zeit sowohl in Bezug auf die Häufigkeit, als auf Ihre Prognose im Vergleich zur HFrEF deutlich unterschätzt. Es zeigte sich jedoch, dass die Prognose der HFpEF nur wenig besser ist und man davon ausgehen muss, dass eine ähnliche Prävalenz beider Erkrankungen vorliegt. Trotz der stetigen Fortschritte im Bezug auf die Behandlung der systolischen Herzinsuffizienz kann bisher für keine der zentralen Medikamentengruppen eine deutliche Prognoseverbesserung für Patienten mit erhaltener Ejektionsfraktion nachgewiesen werden. Begründet liegen diese Defizite unter anderem an der geringeren Grundlagenforschung sowie der geringen Anzahl gut validierter Tiermodelle für experimentelle Untersuchungen der HFpEF.Wir konnten in unserem Versuch am Mausmodell zeigen, dass eine paraenterale Gabe von 720 µg/kg/d Angiotensin II zu deutlichen echokardiographischen und molekularbiologischen Veränderungen im Sinne einer diastolischen Funktionsstörung führt. Die Applikation erfolgte über einen Zeitraum von 7 / 28 Tagen mittels subkutan implantierter osmotischer Minipumpen. So konnten wir im Verlauf eine signifikante Steigerung des Verhältnisses E/E nachweisen. Zeitgleich zeigte sich die LVEF grenzwertig normal und es ergaben sich weder Hinweise auf eine ausgeprägte Hypertrophie, noch auf eine Dilatation des linken Herzens. Weiterhin ließ sich in der qRT-PCR eine deutliche Expressionssteigerung von BNP als Hinweis auf eine bestehende Herzinsuffizienz nachweisen. Wir sehen damit die grundlegenden Kriterien für die Verwendung dieses Mausmodells als Modell für die HFpEF als bestätigt an.Nachfolgend konnten wir über die Analyse eines microRNA Microarrays den veränderten microRNA Haushalt im Myokard unter dieser Stimulation darstellen. Eine Quantifizierung ausgewählter microRNAs via qRT-PCR ermöglichte anschließend die Bestätigung einer deutlichen Expressionssteigerung von miR-21 sowie einer reduzierten Expression von miR-133a im Myokard. In dieser Konstellation sind diese microRNAs für Ihre Beteiligung in der Entwicklung einer Fibrose und Hypertrophie bekannt und scheinen damit auch in der Entwicklung der HFpEF eine möglichweise zukünftig beinflussbare Rolle zu spielen. Heart Failure presents one of the most relevant diseases for our community and is leading to an increasing socioeconomic burden. Heart failure with preserved ejection Fraction (HFpEF) was underestimated in its prevalence and prognosis compared to Heart Failure with reduced systolic function for a long time. Recent data shows that the prognosis of HFpEF is just slightly better, as the prevalence seems to be just as high as for HFrEF. Despite of the improvements in the therapy of HFrEF, there were no positive results of studies trying to prove advantages in the prognosis of HFpEF under therapy with the common drugs for Heart Failure treatment. The underlying reasons for this might be less fundamental research compared to HFrEF, as well as a shortage of available animal models for experimental purposes.Our experiment was able to show that an infusion of 720 µg/kg/d Angiotensin II over a period of 7 / 28 days leads to echocardiographically and molecularbiologically measurable changes indicative of an impaired diastolic function. We could prove that the E/E -ratio shows a significant increase over the course of 28 days. At the same time the LVEF remained in a lower but near normal area and measurements of ventricular diameter and wall thickness showed no evidence of left ventricular dilatation or pronounced hypertrophy. Additionally we could show an increased expression of BNP in qRT-PCR as a surrogate for present Heart Failure. In conclusion, we rate these results as a justification for the use of this murine model as a model for HFpEF.Following, we performed microarray screening to analyze the altered myocardial microRNA profile of the left ventricle in Angiotensin II induced HFpEF. A quantification of a selection of the most promising microRNAs from the microarray data was executed by qRT-PCR afterwards. We were able to show that the expression of miR-21 was substantially increased as the expression of miR-133a was reduced in the myocardium. In this constellation these microRNAs are known to induce myocardial hypertrophy and fibrosis and thus might play a manipulable role in the development of HFpEF.