4. Ergebnisse
4.1 Echokardiographie
4.1.2 Auswirkung von Ausdauertraining
Um die Bedeutung körperlichen Trainings für die Entwicklung der ARVC zu verstehen, wurden Untersuchungen vor und nach Training durchgeführt. Das mindestens achtwöchige Training startete mit einer 5-minütigen Schwimmphase im durchschnittlichen Alter von 13 Wochen, und wurde regelmäßig im 5-Tage-Training-2-Tage-Ruhe-Rhythmus auf 1,5 h Schwimmen erhöht. Sowohl vor als auch nach der Trainingsphase wurden echokardiographische Untersuchungen durchgeführt. Am Ende der Trainingsphase wurden bei jedem Tier die unterschiedlichen Aktivitätsphasen am Ende einer Trainingseinheit über fünf Minuten ausgezählt.
Hierbei wurde zwischen Ruhe, Schwimmen und Laufen auf dem freischwimmenden Rad unterschieden. Aufgrund dessen konnte jedem Tier eine Aktivitätszahl zugewiesen werden. Diese setzt sich wie folgt zusammen:
• für die Zeit der Ruhe gab es keine Aktivitätspunkte,
• die Sekunden der Schwimmphase wurden als Aktivitätspunkte gezählt,
• die Sekunden der Laufphase wurden mit 2 multipliziert, da das Rennen auf dem Laufrad die intensivste Bewegungsform darstellt, und als Aktivitätspunkte gezählt (s. Tab. 4.1.2).
Beispiel:
Tabelle 4.1.2: Beispiel zur Errechnung der Aktivitätszahl Die Aktivitätszahl dieser Beispielmaus beträgt 303
Sekunden während einer
5-minütigen Auszählphase Aktivitätspunkte
Ruhe 87 0
Schwimmen 123 123
Laufen 90 180
Gesamt 300 303
Bei dem Vergleich der Aktivitätszahlen und der benötigten Fremdmotivation konnte kein Unterschied zwischen den transgenen Mäusen und den Wildtypen festgestellt werden. Weiter wurde die prozentuale Entwicklung der Größenverhältnisse verschiedener Rechtsherzparameter vor und nach dem Training errechnet und mit der Aktivität verglichen (s. Abb. 4.1.2.1 u. 4.1.2.2 u. 4.1.2.3 u. 4.1.2.4). Dabei konnte bei den transgenen Tieren eine signifikante Korrelation zwischen einer hohen Aktivität im Training und einer Rechtherzvergrößerung festgestellt werden. In der Kontrollgruppe ohne Trainingseinfluss konnte kein Unterschied in dem entsprechendem Alter festgestellt werden (s. Tab. 4.1.1.3).
Veränderung der Länge des rechten Ventrikels im Verhältnis zur Aktivität
-20
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00
Aktivität
RVLAX change (%)
r=0,859 p=0,000
Abbildung 4.1.2.1: Korrelation der Länge des rechten Ventrikels im Verhältnis zur errechneten Aktivitätszahl
Dargestellt ist der Zusammenhang (Pearson Korrelation) von intensiven Training (hohe Aktivitätszahl) und einer davon abhängigen prozentualen Verlängerung des rechten Ventrikels vor und nach einem 8-wöchigen Schwimmtraining der verschiedenen transgenen Mäusen.
RVLAX change: Prozentuale Zunahme der Länge des rechten Ventrikels im
Vierkammerblick gemessen
Aktivität: Errechnete Aktivitätszahl der einzelnen transgenen Mäuse
Veränderung der rechtsventrikulären Fläche im Vierkammerblick im Verhältnis
zur Aktivität
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00
Aktivität RVd Vierkam change (%) r=0,728
p=0,003
Abbildung 4.1.2.2: Korrelation der rechtsventrikulären Fläche im Vierkammerblick im Verhältnis zur errechneten Aktivitätszahl
Dargestellt ist der Zusammenhang (Pearson Korrelation) von intensiven Training (hohe Aktivitätszahl) und einer davon abhängigen prozentualen Vergrößerung der rechtsventrikulären Fläche vor und nach einem 8-wöchigen Schwimmtraining der verschiedenen transgenen Mäusen.
RVd Vierkam change: Prozentuale Zunahme der rechtsventrikulären Fläche im
Vierkammerblick gemessen
Aktivität: Errechnete Aktivitätszahl der einzelnen transgenen Mäuse
Veränderung der Breite des rechtsventrikulären Einflußtraktes im
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00
Aktivität RVIT3 change (%)
r=0,605 p=0,013
Abbildung 4.1.2.3: Korrelation des rechtsventrikulären Einflusstraktes im Verhältnis zur errechneten Aktivitätszahl
Dargestellt ist der Zusammenhang (Pearson Korrelation) von intensiven Training (hohe Aktivitätszahl) und einer davon abhängigen prozentualen Verbreiterung des rechtsventrikulären Einflusstraktes vor und nach einem 8-wöchigen Schwimmtraining der verschiedenen transgenen Mäusen.
RVIT3 change: Prozentuale Zunahme des rechtsventrikulären Einflusstraktes im
Vierkammerblick gemessen
Aktivität: Errechnete Aktivitätszahl der einzelnen transgenen Mäuse
Veränderung der Fläche in der Längsachsenansicht im Verhältnis zur
Aktivität
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00
Aktivität RV lav change(%)
r=0,611 p=0,009
Abbildung 4.1.2.4: Korrelation des rechtsventrikulären Fläche in der Längsachsenansicht im Verhältnis zur errechneten Aktivitätszahl
Dargestellt ist der Zusammenhang (Pearson Korrelation) von intensiven Training (hohe Aktivitätszahl) und einer davon abhängigen prozentualen Zunahme des rechtsventrikulären Fläche vor und nach einem 8-wöchigen Schwimmtraining der verschiedenen transgenen Mäusen.
RV lav change: Prozentuale Zunahme des rechtsventrikulären Fläche in der Längsachsenansicht gemessen
Aktivität: Errechnete Aktivitätszahl der einzelnen transgenen Mäuse
Am Ende der Trainingsphase war bei der echokardiographischen Untersuchung der rechte Ventrikel der Plakoglobin+/-Mäuse gegenüber dem der Wildtypen vergrößert.
Im Vierkammerblick unterschied sich bei allen Tieren die Fläche (RVd Vierkammer:
7,15 ± 0,58 mm² bei Wildtypen und 10,14 ± 1,07 mm² bei transgenen Tieren, p<0,05)(s. Abb. 4.1.2.5). Eine Tendenz in der Größenzunahme zeigte sich in der Länge (RVLAX: 5,35 ± 0,24 mm bei Wildtypen und 5,57 ± 0,19 mm bei transgenen Tieren) und der Breite (RVSAX: 1,39 ± 0,09 mm bei Wildtypen und 1,81 ± 0,15 mm bei transgenen Tieren) des rechten Ventrikels, als auch in der Breite des rechtsventrikulären Einflusstraktes (RVIT3: 1,50 ± 0,10 mm bei Wildtypen und 1,75 ± 0,15 mm bei transgenen Tieren).
Betrachtet man gesondert die transgenen Tiere, die ein besonders hohes selbstgewähltes Trainingspensum absolvierten (Aktivitätszahl >300) und vergleicht dabei die Werte vor und nach dem Training, so sind alle im Vierkammerblick gemessenen Parameter signifikant erhöht (RVd Vierkammer: 4,48 ± 0,33 mm² vor und 10,00 ± 1,69 mm² nach dem Training, p<0,05; RVLAX: 4,09 ± 0,30 mm vor und
5,59 ± 0,36 nach dem Training, p<0,05; RVSAX: 0,93 ± 0,05 mm vor und 1,69 ± 0,32 mm nach dem Training, p<0,05; RVIT3: 1,07 ± 0,07 mm vor und 1,85 ± 0,25 mm nach dem Training, p<0,05). Diese Vergrößerung der rechtsventrikulären Parameter im Vierkammerblick entsteht somit nicht nur im höheren Alter der transgenen Tiere, sondern diese Entwicklung kann auch durch Training akzeleriert werden.
Rechtsventrikuläre Fläche im
Abbildung 4.1.2.5: Vergleich der Fläche des rechten Ventrikels im Vierkammerblick zwischen Plakoglobin+/-Mäusen und Wildtypen vor und nach Training
Es wird die Fläche des rechten Ventrikels im Vierkammerblick bei Plakoglobin+/- Mäusen (schwarzer Balken) und Wildtypen (weißer Balken) vor und nach Training dargestellt. Sternchen (*) kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen transgenen Mäusen und Wildtypen.
(MW±SE, n= 16 (WT) und 19 (TG), Student’s T-Test)
Auch bei der rechtsventrikulären Fläche in der Längsachsenansicht konnte eine signifikante Vergrößerung bei den trainierten transgenen Tieren gegenüber den trainierten Wildtypen festgestellt werden (5,80 ± 0,26 mm² bei den Wildtypen und 7,23 ± 0,62 mm² bei den Plakoglobin+/-Mäusen, p<0,05)(s. Abb. 4.1.2.6 u. 4.1.2.7).
Rechtsventrikuläre Fläche in der
Abbildung 4.1.2.6: Vergleich der Fläche des rechten Ventrikels in der Längsachsenansicht zwischen Plakoglobin+/-Mäusen und Wildtypen vor und nach Training Es wird die Fläche des rechten Ventrikels im Vierkammerblicke bei Plakoglobin+/- Mäusen (schwarzer Balken) und Wildtypen (weißer Balken) vor und nach Training dargestellt. Sternchen (*) kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen transgenen Mäusen und Wildtypen.
(MW±SE, n= 16 (WT) und 19 (TG), Student’s T-Test)
Fläche des rechten Ventrikels in der Längsachsenansicht
Abbildung 4.1.2.7: Beispielhafte echokardiographische Darstellung der Fläche
des rechten Ventrikels in der Längsachsenansicht bei Mäusen vor und nach Training
Die diastolische rechtsventrikuläre Fläche wird durch die weiße Umrandung dargestellt
A) Plakoglobin+/-Maus vor Training B) Plakoglobin+/-Maus nach Training C) Wildtyp nach Training
Vergleicht man die Wildtypen mit den transgenen Tieren, die einen hohen Trainingseinsatz zeigten (Aktivitätszahl >300), wurde eine deutliche Vergrößerung der rechtsventrikulären Fläche in der parasternalen langen Achse (6,10 ± 0,28 mm² bei den Wildtypen und 8,14 ± 0,67 mm² bei den Plakoglobin+/-Mäusen, p<0,05), und in der parasternalen kurzen Achse (2,73 ± 0,29 mm² bei den Wildtypen und 4,76 ± 0,60 mm² bei den Plakoglobin+/-Mäusen, p<0,05) bei den transgenen Tieren sichtbar (s. Abb. 4.1.2.8 u. 4.1.2.9).
RV Fläche nach intensivem Training WT vs. TG
0 2 4 6 8
RVd lav RVd sav
mm2
WT TG
*
*
Abbildung 4.1.2.8: Vergleich der Fläche des rechten Ventrikels in der Längs- und Querachsenansicht zwischen Plakoglobin+/-Mäusen und Wildtypen nach Training Es wird die Fläche des rechten Ventrikels in der Längs- und Querachsenansicht (RVd lav / RVd sav) bei Plakoglobin+/-Mäusen (schwarzer Balken) und Wildtypen (weißer Balken) nach intensivem Training (Aktivitätszahl >300) dargestellt. Sternchen (*) kennzeichnen signifikante Unterschiede.
(MW±SE, n= 6 (WT) und 5 (TG), Student’s T-Test)
Fläche des rechten Ventrikels in der Querachsenansicht
Abbildung 4.1.2.9: Beispielhafte echokardiographische Darstellung der Fläche des rechten Ventrikels in der
Querachsenansicht bei Mäusen vor und nach Training
Die diastolische rechtsventrikuläre Fläche wird durch die weiße Umrandung dargestellt.
A) Plakoglobin+/-Maus vor Training
B) Plakoglobin+/-Maus nach Training C) Wildtyp nach Training
Weiter zeigte sich ein erhöhtes rechtsventrikuläres diastolisches Volumen (nach Wübbeling) bei den trainierten Plakoglobin+/-Tieren (6,31 ± 1,03 µl) gegenüber den Wildtypen (3,07 ± 0,51 µl, p<0,05) sowie ein vermindertes Schlagvolumen des linken Ventrikels der trainierten Tiere in Ruhe (27,0 ± 2,4 µl bei den transgenen Tieren und 37,8 ± 4,0 µl bei den Wildtypen), als auch nach einer Isoprenalingabe (29,2 ± 2,1 µl bei den transgenen Mäusen und 38,0 ± 3,0 µl bei den Wildtypen), wenn eine erhöhte Aktivität (Aktivitätszahl >300) in beiden Gruppen zu sehen war (s. Abb. 4.1.2.10).
Schlagvolumen nach intensivem Training
Abbildung 4.1.2.10: Vergleich der Fläche des linksventrikulären Schlagvolumens zwischen Plakoglobin+/-Mäusen und Wildtypen nach Training
Es wird das linksventrikuläre Schlagvolumen in Ruhe und nach Isoprenalingabe (SV (Ruhe)/ SV (+Iso)) bei Plakoglobin+/-Mäusen (schwarzer Balken) und Wildtypen (weißer Balken) nach intensivem Training (Aktivitätszahl >300) dargestellt. Sternchen (*) kennzeichnen signifikante Unterschiede.
(MW±SE, n= 6 (WT) und 5 (TG), Student’s T-Test)
Eine weitere Folge des Trainings zeigte sich bei allen trainierten Tieren unter Isoprenalingabe in der M-Mode-Einstellung des linken Ventrikels. Hier fand sich ein erhöhter systolischer innerer Diameter des LV bei transgenen Tieren (TG: 1,12 ± 0,06 mm; WT: 0,97 ± 0,03 mm, p<0,05) und eine nahezu signifikant verringerte FS (TG: 58,87 ± 1,91 %; WT: 63,38 ± 1,11 %, p=0,051) gegenüber den Wildtypen. Das endsystolische Volumen nach Teichholz war dementsprechend bei den Plakoglobin+/-Tieren gegenüber den Wildtypen deutlich erhöht (1,95 ± 0,18 bei Wildtypen gegenüber 3,12 ± 0,42 bei transgenen Tieren, p<0,05). Aufgrund des höheren endsystolischen Volumens war auch der Auswurf des linken Ventrikels, gemessen als Ejektionsfraktion nach Teichholz geringer (92,43 ± 0,59 gegenüber 89,07 ± 1,23, p<0,05)(s. Abb. 4.1.2.11 u. 4.1.2.12).
M-Mode-Darstellung des linken Ventrikels nach Isoprenalingabe
Abbildung 4.1.2.11: Beispielhafte echokardiographische M-Mode-Darstellung des linken Ventrikels nach Isoprenalingabe vor und nach Training
A) Wildtyp vor Training
B) Wildtyp nach Training
C) Plakoglobin+/-Maus vor Training D) Plakoglobin+/-Maus nach Training
WT vs. TG nach Training MMode + ISO
0
Abbildung 4.1.2.12: Vergleich der FS, des systolischen inneren LV-Diameters, des endsystolischen Volumens und der Ejektionsfraktion nach Teichholz des linken Ventrikels unter Isoprenalinwirkung nach Training
Es wird das das fractional shortening (FS), der systolische innere Diameter (LVEDs), das endsystolische Volumen (ESV) und die Ejektionsfraktion nach Teichholz (EF nach Teichholz) nach Isoprenalingabe bei Plakoglobin+/-Mäusen (schwarz) und Wildtypen (weiß) nach Training dargestellt.
Sternchen (*) kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen transgenen Mäusen und Wildtypen.
(MW±SE, n= 16 (WT) und 19 (TG), Student’s T-Test)
Des Weiteren entwickelte sich durch Trainingseinfluss eine verminderte Kontraktionskraft des rechten Atriums nach Isoprenalingabe bei Plakoglobin+/-Mäusen, darstellbar mit Hilfe des Trikuspidaldopplers. So konnten signifikante Unterschiede in der maximalen Geschwindigkeit (76,3 ± 4,2 cm/s bei Wildtypen gegenüber 60,4 ± 4,2 cm/s bei transgenen Tieren, p<0,05), des maximalen Druckes (2,38 ± 0,26 mmHg bei Wildtypen gegenüber 1,51 ± 0,22 cm/s bei transgenen Tieren, p<0,05) und des mittleren Druckes (1,27 ± 0,14 mmHg bei Wildtypen gegenüber 0,81 ± 0,14 mmHg bei transgenen Tieren, p<0,05) im Trikuspidaldoppler festgestellt werden (s. Abb 4.1.2.13 u. 4.1.2.14).
Trikuspidalfluß nach Isoprenalingabe trainierter Tiere
0
Abbildung 4.1.2.13: Vergleich der maximalen Geschwindigkeit, des maximalen Druckes und des mittleren Druckes im Trikuspidaldoppler unter Isoprenalinwirkung zwischen Plakoglobin+/-Mäusen und Wildtypen nach Training
Es wird die maximale Geschwindigkeit (TV max), der maximale Druck (TV max PG) und der mittlere Druck (TV MPG) im Trikuspidaldoppler nach Isoprenalingabe bei Plakoglobin+/-Mäusen (schwarzer Balken) und Wildtypen (weißer Balken) nach Training dargestellt. Sternchen (*) kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen transgenen Mäusen und Wildtypen.
(MW±SE, n= 8 (WT) und 8 (TG), Student’s T-Test)
Trikuspidaldoppler nach Isoprenalingabe trainierter Tiere
Abbildung 4.1.2.14: Beispielhafte echokardiographische Trikuspidaldoppler-Darstellung nach Isoprenalingabe vor und nach Training
A) Wildtyp vor Training B) Wildtyp nach Training
C) Plakoglobin+/-Maus vor Training D) Plakoglobin+/-Maus nach Training
Während der Trainingsphase wurde ein Tier besonders auffällig. Hierbei handelte es sich um eine Plakoglobin+/-Maus, die bereits vor der Trainingseinheit einen deutlich vergrößerten rechten Ventrikel zeigte, und innerhalb des Trainings auch den Anstrengungen nicht mehr gewachsen war, so dass dieses Tier vorzeitig aus dem Trainingsprogramm genommen wurde. Aber auch nach dem verkürzten 6-wöchigen Training konnte eine zusätzliche Vergrößerung des rechten Ventrikels gezeigt werden (s. Abb. 4.1.2.15 u. 4.1.2.16 u. 4.1.2.17).
Fallbeispiel einer besonders stark ausgeprägten rechtsventrikulären Dilatation einer Plakoglobin+/-Maus:
Abbildung 4.1.2.15: Beispielhafte echokardiographische Darstellung der Fläche des rechten Ventrikels im Vierkammerblick bei Maus-Nr.320 und Wildtyp nach Training
Die diastolische rechtsventrikuläre Fläche wird durch die weiße Umrandung dargestellt
A) Wildtyp nach Training
B) Plakoglobin+/-Maus Nr. 320 nach Training
Abbildung 4.1.2.16: Beispielhafte echokardiographische Darstellung der Fläche des rechten Ventrikels in der Längsachsenansicht bei Maus-Nr.320 und Wildtyp nach Training
Die diastolische rechtsventrikuläre Fläche wird durch die weiße Umrandung dargestellt
A) Wildtyp nach Training
B) Plakoglobin+/-Maus Nr. 320 nach Training
Mit Hilfe eines Kleintier-Positronen-Emissions-Tomographen konnten folgende Bilder derselben Maus in der Medizinischen Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin des Universitätsklinikum Münster unter der Leitung von Prof. Dr. Michael Schäfers von MTA Christine Bätza erstellt werden:
Abbildung 4.1.2.17: PET Darstellung der Herzen von Maus-Nr.320 und eines Wildtyps vor und nach Training
A) Wildtyp vor Training B) Wildtyp nach Training
C) Plakoglobin+/-Maus Nr. 320 vor Training D) Plakoglobin+/-Maus Nr. 320 nach Training