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Fragestellung: Eine schwerwiegende Sepsis wird mit einer erhöhten Letalität, sowie mit einer globalen kardialen systolischen- und diastolischen Dysfunktion in Nagern und Menschen assoziiert. Die Entstehung der septischen Kardiomyopathie beruht unter anderem auf dem komplexen Zusammenspiel von pro-inflammatorischen Zytokinen, 'Damage-associated Molecular Patterns (DAMPs) und von den Anaphylatoxinen C3a und C5a. Die Anaphylatoxine wirken über ihre G-Protein gekoppelten Rezeptoren auf der Membran von Herzmuskelzellen und führen zur defekten Kontraktilität der Herzmuskelzellen und damit zur kardialen Dysfunktion Das Ziel der Studie ist die Untersuchung der Effekte von Sepsis auf die Expression kardialer Struktur-, Gap Junction- und Tight Junction Proteine. Ebenso sollen die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen der kardialen Schädigung nach Sepsis untersucht werden.

Methodik: Für die in vivo Studie wurde in männlichen C57BL/6 Mäusen Sepsis durch Ligatur und Punktion des Caecums (CLP) induziert. Nach einem Beobachtungszeitraum von 24 h wurde die Expression verschiedener kardialer Struktur-, Gap Junction- und Tight Junction Proteine immunohistochemisch im linken Ventrikel untersucht. Ebenso wurde die Expression von C3a Rezeptor (C3aR), Interleukin (IL)-1beta, high-mobility group box protein 1 (HMGB1), sowie nitrosativer Stress durch Nitrotyrosinfärbung im linken Ventrikel analysiert. Für die in vitro Studien wurden kardiale Maus HL-1 Zellen und humane Herzmuskelzellen (iPS) verwendet. Diese wurden für 6 h mit Lipopolysacchariden (LPS) inkubiert. Anschließend wurde die mRNA Expression von Strukturproteinen, Troponin I im Überstand und Bildung intrazellulärer reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in den Herzmuskelzellen untersucht. Die statistische Datenauswertung erfolgte unter Verwendung von ANOVA mit darauffolgendem Dunnett's Test.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Expression der kardialen Struktur- und Gap Junction Proteine verändert sich während der experimentellen Sepsis in Mäusen in vivo und in Herzmuskelzellen in vitro. Die Expression von Tight Junction Proteinen war während der Sepsis nicht verändert. Weiterhin sind kardiale Glykogenspeicher, sowie die Expression von C3aR, IL-1beta und HMGB1 im linken Ventrikel nach CLP Sepsis in vivo verändert. Außerdem wurde in Mäusen während der Sepsis vermehrter nitrosativer Stress im linken Ventrikel beobachtet. In vitro wurde nach Behandlung mit LPS vermehrt Troponin I aus HL-1 Zellen und humanen Herzmuskelzellen freigesetzt, was auf eine Herzmuskelzellschädigung hinweist.

Sepsis beeinflusst die Herzstruktur und die kardiale Lokalisation der Gap Junction Proteine in Mäusen. Die strukturellen Veränderungen führen zu einer geschädigten Herzfunktion und schließlich zu einem schweren kardialen Schaden. Herzmuskelzellen adaptieren die Expression ihrer Struktur- und Gap Junction Proteine in Anwesenheit von LPS in vitro. Hierbei handelt es sich möglicherweise um einen kompensatorischen Effekt mit dem Ziel die kardiale Funktion aufrecht zu erhalten.