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Die Bedeutung von CpG-Oligonukleotiden für den myokardialen Reperfusionsschaden

dc.contributor.advisorMeyer, Rainer
dc.contributor.authorGölz, Lina Ulrike
dc.date.accessioned2020-04-13T10:10:32Z
dc.date.available2020-04-13T10:10:32Z
dc.date.issued25.08.2009
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.11811/3850
dc.description.abstractDie angeborene Immunabwehr spielt mit ihren Toll-like Rezeptoren eine wichtige Rolle in der myokardialen Ischämie und Reperfusion (I/R). TLR9 ist der primäre Rezeptor für bakterielle DNA. Sie zeichnet sich durch spezielle Sequenzen aus, sog. CpG-Motive, die zu 98% unmethyliert vorliegen. Verschiedenste Studien konnten zeigen, dass eine repetitive Schädigung (Präkonditionierung) vor myokardialer Ischämie kardioprotektive Wirkungen besitzt. In der vorgestellten Studie sollte die Bedeutung von CpG-Oligonukleotiden im Ischämie-Reperfusionsversuch eruiert und zudem die diagnostische Relevanz des kardialen Troponin T (cTNT) untersucht werden. Darüber hinaus sollten die funktionellen und hämodynamischen Aspekte einer CpG-Vorbehandlung sowie molekulare Mechanismen eingehend untersucht werden.
Während der Initaloperation (Instrumentierung) wurde die linke anteriore deszendierende Koronararterie (LAD) bei C57BL/6 Mäusen mit einem Okkluder versehen, um nach abgeschlossener Wundheilung („closed-chest“-Modell) eine 60-minütige Ischämie hervorrufen zu können. 16 Stunden vor Infarkt erfolgte die jeweilige Vorbehandlung mit einem der drei synthetischen Äquivalente der bakteriellen DNA, sog. CpG-ODNs, oder PBS (Kontrolle). Anhand der Reperfusionszeiten können drei Teilstudien unterschieden werden. Nach 3 h Reperfusion wurden die Expressionen proinflammatorischer Zytokine im Herzen bestimmt. Nach 24 h Reperfusion die Herzen histologisch untersucht, kardiale Plasmatroponin T-Werte ermittelt und erste funktionelle und hämodynamische Parameter evaluiert. Einer 2-wöchigen Reperfusionsphase schloss sich erneut die histologische Herzfärbung und planimetrische Vermessung der Infarktgrößen an sowie die Darstellung der myokardialen Funktion und Hämodynamtik mit Hilfe der Echokardigraphie und Herzkatheterisierung.
Mäuse, welche eine 5 nmolare 1668-ODN-Vorbehandlung erhielten, hatten kleinere Infarkte und geringere cTNT-Konzentrationen nach I/R als die Kontrolltiere mit einer äquivalenten PBS-Gabe. Andere 1668-Stimulationskonzentrationen (1, 10 und 20 nmol) hatten keinen nachweisbaren präkonditionierenden Effekt, vielmehr führte die erhöhte ODN-Gabe zum Anstieg der Mortalitätsraten auf bis zu 80%. Tiere mit einer 1612- bzw. H154- Vorbehandlung zeigten dagegen keine signifikant reduzierten Infarktgrößen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Damit ist die Aktivierung von TLR9 durch CpD-ODNs maßgeblich für das Ausmaß der myokardialen Schädigung mitverantwortlich. Außerdem war nach einer 1668-ODN-Stimulation tendenziell eine Reduktion der inflammatorischen Antwort auf I/R in Form eines verringerten Zytokinanstiegs nachweisbar. Zusätzlich führte sie zu tendenziell verbesserten diastolischen Blutdruckwerten sowie Ejektionsfraktionen. Hier bedarf es jedoch weiterer Untersuchungen.
Die vorgestellten Ergebnisse demonstrieren erstmals, dass CpG-Oligonukleotide Mediatoren des Ischämie-Reperfusionsschadens sind. Eine TLR9-vermittelte CpGPräkonditionierung führte konzentrations- und sequenzabhängig zur Reduktion des Myokardinfarktes sowie zur Verringerung der kardialen Troponin T-Plasmakonzentration. Demnach besitzt CpG-ODNs ein therapeutisches Potential nicht nur bei malignen Krankheiten und Infektionserkrankungen, sondern auch bei der Behandlung von Myokardinfarkt und sepsisähnlichen Erkrankungen.
dc.description.abstractThe importance of CpG oligonucleotides for the myocardial reperfusion injury
Toll-like receptors are important regulators of the innate immunity, e.g. TLR9 is responsible for the detection of bacterial DNA. Bacterial DNA is characterized by special sequences, so called CpG-motives, of which 98% are unmethylated. Interestingly, TLRs also play a role in myocardial ischemia and reperfusion (I/R) injury. Several studies have shown pretreatment (preconditioning) of animals with lipopolysaccharide (LPS), a TLR4 ligand, reduces a cardiac injury caused by I/R up to 16 h after LPS challenge. This study examined whether TLR9 stimulation may also function as preconditioning signal cardiac I/R injury. Therefore CpG oligonucleotides were applied as stimuli pior to ischemia/reperfusion injury of the murine heart.
Ischemia was induced in a “closed chest model”. In an initial operation an occluder was implanted around left anterior descending coronary artery (LAD) of the heart of C57BL/6 mice. After wound healing mice underwent 60 minutes of ischemia by pulling at the occluder without opening the thorax of the mouse. 16 hours before infarction they were pre-treated with one of three different synthetic equivalents of bacterial DNA, referred to as CpG-ODNs, or PBS (control). On the basis of reperfusion periods three different protocols can be distinguished. After 3 h of reperfusion the expression of cardiac cytokines was measured. After 24 h the myocardial infarct size was assessed by triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining, cardiac troponin T concentration was evaluated as marker of infarct size and hemodynamic parameters were recorded. A period of two weeks of reperfusion was again followed by TTC staining and evaluation of infarct size by a planimetry software. In the same group echocardiography and intracardiac catheter measurements were applied to examine cardiac function and hemodynamics.
Animals which had been pre-treated with 5 nmol of CpG-ODN 1668, developed significantly smaller infarct sizes and lower cTNT-concentrations after I/R than the control group. Pre-treatment with other concentrations of 1668 (1, 10 and 20 nmol) did not reduce infarct size. In contrast higher concentrations resulted in an increased mortality up to 80%. Mice pre-treated with 1612- or H154-ODN (sequences without or less CpG-motives) did not show significant reduction of infarct area compared to controls emphasizing that the activation of TLR9 plays a decisive role for the extent of myocardial damage. In addition, the 1668-ODN group tended to show a reduced inflammatory response after I/R as indicated by a decreased cytokine rise. Furthermore, a tendency toward lower diastolic blood pressure and higher ejection fractions could be demonstrated in this group.
These data demonstrate for the first time that CpG oligonucleotides play a role in the ischemia-reperfusion injury. TLR9-mediated CpG-preconditioning results in a reduction of myocardial infarction in a dose- and sequence-dependent manner and causes a decrease of cardial troponin T concentrations. In conclusion, CpG-ODNs may offer a therapeutic potential not only in respect to cancer and infections, but also for the treatment of myocardial infarction.
dc.language.isodeu
dc.rightsIn Copyright
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subjectmyokardiale Präkonditionierung
dc.subjectToll-like Rezeptor 9
dc.subjectTLR9
dc.subjectTroponin T
dc.subjectIschämie
dc.subjectangeborene Immunabwehr
dc.subjectCpG-ODN
dc.subjectmyocardial preconditioning
dc.subjectToll-like receptor 9
dc.subjectischemia
dc.subjectinnate immunity
dc.subject.ddc610 Medizin, Gesundheit
dc.titleDie Bedeutung von CpG-Oligonukleotiden für den myokardialen Reperfusionsschaden
dc.typeDissertation oder Habilitation
dc.publisher.nameUniversitäts- und Landesbibliothek Bonn
dc.publisher.locationBonn
dc.rights.accessRightsopenAccess
dc.identifier.urnhttps://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-17728
ulbbn.pubtypeZweitveröffentlichung
ulbbnediss.affiliation.nameRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
ulbbnediss.affiliation.locationBonn
ulbbnediss.thesis.levelDissertation
ulbbnediss.dissID1772
ulbbnediss.date.accepted18.05.2009
ulbbnediss.fakultaetMedizinische Fakultät
dc.contributor.coRefereeBaumgarten, Georg


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