Aus dem Institut für Pharmakologie, Toxikologie und Pharmazie der Tierärztlichen Hochschule Hannover
und
der Indikationsgruppe Herz-Kreislauferkrankungen der Aventis Pharma Deutschland GmbH
Einfluss des ACE-NEP-Inhibitors AVE 7688 und des ACE-Hemmers Ramipril
auf die Mortalität von spontan hypertensiven Ratten
unter besonderer Berücksichtigung
der Gefäß-, Nieren- und Herzfunktion
Inaugural-Dissertation
zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Freni Afkham
aus Freiburg
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. M. Kietzmann
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. M. Kietzmann 2. Gutachter: PD Dr. B. Schröder
Tag der mündlichen Prüfung: 03.06.03
Denen, die mich immer auf all meinen Lebenswegen
unermüdlich unterstützt haben.
Denen, die immer unbeirrbar an mich geglaubt haben.
Jhanbux, Rosemarie, Miryam, Dinaz, Micha, David
I Einleitung _____________________________________ 13 II Literaturübersicht ______________________________ 16 II.1 Bedeutung von Herz-Kreislauferkrankungen _________________ 16 II.2 Risikofaktoren für Herz-Kreislauferkrankungen ______________ 18 II.3 Progression von Herz-Kreislauferkrankungen ________________ 19 II.4 Bedeutung des RAAS für die Progression von Herz- Kreislauferkrankungen _________________________________ 27 II.4.1 Das Renin -Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) ____________ 27 II.4.2 Rolle von Angiotensin II (ANG II) und ANG II-Rezeptoren (AT- Rezeptoren) _________________________________________ 30 II.4.3 Modulatoren des RAAS zur Behandlungen von Herz- Kreislauferkrankungen _________________________________ 32 II.5 Fragestellung und Tiermodell ____________________________ 38 III Material und Methoden _________________________ 41 III.1 Versuchstiere________________________________________ 41 III.2 Tierhaltung _________________________________________ 41 III.3 Tierfütterung ________________________________________ 41 III.4 Studiendesign _______________________________________ 41 III.5 In der Studie verwendete Substanzen ______________________ 44 III.5.1 ACE-Inhibitor Ramipril ________________________________ 44 III.5.2 ACE-NEP-Inhibitor AVE 7688 ___________________________ 45 III.6 Zwischenuntersuchungen nach sechsmonatiger Behandlungsphase
(Interim-I) __________________________________________ 47
III.6.1 Bestimmung von Körpergewicht-, Nahrungs- und Wasseraufnahme 47
III.6.2 Gewinnung von 24-h-Urin und Messung spezifischer Urinparameter
__________________________________________________ 47
III.6.3 Retrobulbäre Blutentnahme mit spezifischen Parameterbestimmungen
III.7 Zwischenuntersuchungen nach siebenmonatiger Behandlungsphase (Interim-II) _________________________________________ 52 III.7.1 Entnahme von Herz- und Aorta sowie arterio-venöse Blutgewinnung
mit daraus resultierender Parameterbestimmung _____________ 52
III.7.2 Sektion und Organgewichte _____________________________ 54
III.7.3 Funktionelle Untersuchung der isolierten thorakalen Aorten _____ 54
III.7.4 Funktionelle Untersuchung der Herzen im Working-Heart-Modell_ 58
III.8 Parameterbestimmung in Aorta, Niere und/oder Herz __________ 59
III.8.1 Nachweis der NO/O
2¯ -Freisetzung aus dem Endothel der Aorten _ 59
III.8.2 Bestimmung der ACE-Hemmung in Niere, Herz und Aorta ______ 59
III.8.3 Histopathologische Untersuchung von Herz und Niere _________ 60
III.9 Statistik ____________________________________________ 61
IV Ergebnisse ____________________________________ 62
IV.1 Körpergewichte, Nahrungs- und Wasseraufnahme_____________ 62
IV.1.1 Körpergewichte ______________________________________ 62
IV.1.2 Futter- und Wasseraufnahme ____________________________ 62
IV.2 Urinparameter _______________________________________ 63
IV.2.1 Urinmenge__________________________________________ 63
IV.2.2 Spezielle Urinparameter________________________________ 63
IV.2.3 Kreatinin-Clearance __________________________________ 64
IV.2.4 Albumin____________________________________________ 64
IV.2.5 Albumin/Kreatinin -Verhältnis____________________________ 65
IV.3 Spezifische Blut- und Gewebeparameter ____________________ 67
IV.3.1 Natrium, Kalium und Kreatinin (Plasma) ___________________ 67
IV.3.2 ACE-Aktivität (Serum) _________________________________ 67
IV.3.3 ACE-Aktivität (Gewebe) ________________________________ 68
IV.3.4 Aldosteron-Aktivität (Serum) ____________________________ 70
IV.3.5 Pro-atriales natriuretisches Peptid (Pro-ANP) (Plasma) ________ 71
IV.4 In-vivo-Versuche: Blutdruck- und Herzfrequenz-Messungen _____ 74 IV.4.1 Blutdruck___________________________________________ 74 IV.4.2 Herzfrequenz ________________________________________ 75 IV.5 In-vitro-Versuche und NO- bzw. O
2¯-Freisetzung aus dem Endothel 75 IV.5.1 Funktionelle Untersuchung der isolierten Aorta ______________ 75 IV.5.2 Stickstoffmonoxidfreisetzung ____________________________ 82 IV.5.3 Superoxidfreisetzung __________________________________ 83 IV.5.4 Funktionelle Untersuchung der Herzen im Working-Heart ______ 84 IV.6 Sektion von Herzen und Nieren: Organgewichte und Histopathologie
__________________________________________________ 85 IV.7 Maximale Überlebenszeiten pro Gruppe: Überlebenskurve nach
Kaplan-Meier _______________________________________ 92
V Diskussion ____________________________________ 94
V.1 Effekte von AVE 7688 und Ramipril auf Mortalität und Herz ____ 95
V.1.1 Pro-ANP und Herzhypertrophie __________________________ 95
V.1.2 Working-Heart_______________________________________ 96
V.1.3 Mortalität __________________________________________ 96
V.1.4 Herzfrequenz ________________________________________ 97
V.1.5 Fazit ______________________________________________ 97
V.2 Vaskuläre Effekte von AVE 7688 und Ramipril ______________ 97
V.2.1 Relaxationen, NO- und O
2¯-Freisetzung ____________________ 98
V.2.2 Kontraktionen ______________________________________ 101
V.2.3 PAI-I _____________________________________________ 102
V.2.4 Fazit _____________________________________________ 103
V.3 Renale Effekte von AVE 7688 und Ramipril________________ 104
V.3.1 Albumin und Albumin/Kreatinin-Verhältnis ________________ 104
V.3.2 Kreatinin-Clearance _________________________________ 107
V.3.5 Urinmenge und Urinelektrolyte _________________________ 109
V.3.6 Fazit _____________________________________________ 110
V.4 Körpergewichte, Futter– und Wasseraufnahme ______________ 111
VI Zusammenfassung _____________________________ 113
VII Summary ____________________________________ 115
VIII Literaturverzeichnis ___________________________ 117
IX Danksagung __________________________________ 133
Abkürzungen
A. ... Arterie
ADMA... asymmetrisches Dimethyl- L-Arginin Adr... Adrenalin
Abb. ... Abbildung
ACC... American College of Cardiology ACh ... Acetylcholin
ACE... „Angiotensin-Converting- Enzyme“/
... Angiotensin-Konversions-Enzym AFI ... Aortenflussindex
AHA ... American Heart Association ANG I ... Angiotensin I
ANG II... Angiotensin II
ALP ... „afterload pressure“/ Nachlast ANP... atriales natriuretisches Peptid art... arteriell
AT1 ... Angiotensin-1-Rezeptoren AT2 ... Angiotensin-2-Rezeptoren BH4 ... Tetrahydrobiopterin BK ... Bradykinin
BNP ... „brain“/ gehirnspezifisches natriuretisches Peptid bzw. ... beziehungsweise
Ca+... Calcium
cAMP ... cyclisches Adenosinmonophosphat Cl¯... Chlorid
cGMP ... cyclisches Guanosinmonophosphat CE... „converting enzyme”/ Konversionsenzym CHF ... „coronary heart failure”/ Herzinsuffizienz CIBIS-II-Studie ... „Cardiac Insufficiency Bisoprolol-Study”
CNP... C-Typ natriuretische Peptid CO2... Kohlendioxid
CONSENSUS-Studie ... „Cooperative New Scandinavian Enalapril Survival- ... Study”
d... „day”/Tag d.h. ... das heißt
DIG-Studie ... „Digitalis Intervention Group-Study”
Dtl. ... Deutschland
ED... endotheliale Dysfunktion
EDCF... „Endothelium derived contracting factor(s)”/
... endotheliale(r) Kontraktionsfaktor(en)
EDRF ... „Endothelium derived relaxing factor“(=NO)/
... endothelialer Relaxationsfaktor (=NO)
EDHF ... „Endothelium derived hyperpolarizing factor(s)“/
... Endotheliale(r) hyperpolarisierende(r) Faktor(en) ecNOS ... „endothelial constitutive nitric oxide synthase”/
... endotheliale konstitutive Stickstoffmonoxidsynthase EHP ... „external heart power”/ externe Herzleistung
ESRD... „end stage renal disease”/ Niereninsuffizienz (e)PGH2... (endotheliales) Prostaglandin-H2
(e)TXA2... (endotheliales) Thromboxan-A2
et al. ... „et alii“/ und andere
FRAMINGHAM-Studie ... “Survival after the onset of congestive heart failure in ... Framingham Heart Study subjects”
g... Zentrifugalbeschleunigung G. ... Gruppe
GTP ... Guanosintriphosphat h... „hour”/ Stunde
HE-Färbung... Hämatoxylin- Eosin-Färbung H2O2 ... Wasserstoffperoxyd
HDL... „high density lipoproteins“/ Lipoproteine hoher Dichte Hg... Quecksilber
HMV... Herzminutenvolumen
HOPE-Study... „Heart Outcome Prevention Evaluation-Study”
HOT-Studie ... „Hypertension Optimal Tratment”-Study HPLC ... „high performance liquid chromatography”/
... hochleistungsfähige Flüssigkeitschromatographie HR ... „heart rate”/ Herzfrequenz
i.p. ... intraperitoneal i.d.R. ... in der Regel Il ... Interleukin
IP3... Inositoltriphosphat K+... Kalium
KCl ... Kaliumchlorid KFI ... Koronarflussindex KGW ... Körpergewicht
Ki-Wert... Maß für die Bindungsstärke eines Enzymhemmers an das ... jeweilige spezifische Enzym
KHK ... Koronare Herzkrankheit
LDL ... „low density lipoproteins”/ Lipoproteine geringer Dichte L-NAME ... Nitro-L-Arginin- Methyl- Ester
LVP ... „left ventricular pressure“/ linksventrikulärer Druck LVEDP ... „left ventricular enddiastolic pressure”/
... linksventrikulärer enddiastolischer Druck M ... mol/ Liter
max. ... maximal
MAP ... „mean arterial pressure”/
... mittlerer arterieller Blutdruck
MDRD-Studie ... „Modification of Diet in Renal Disease-Study”
MERIT-HF-Studie ... „Metoprolol Randomized Intervention Trial in Heart ... Failure-Stud y”
Mio. ... Millionen
mN ... Millinewton (10-3 Newton) ms ... Millisekunde (10-3 Sekunde) mW ... Milliwatt (10-3 Watt)
MVO2... myokardialer Sauerstoffverbrauch Na+... Natrium
n... Anzahl
NADH-Ox. ... Nikotin- Adenin-Dinukleotid-Oxidase NEP ... neutrale Endopeptidase
NH3... Ammoniak
nmol... Nanomol (10-9 Mol)
NO ... „nitric oxide“/ Stickstoffmonoxid NOS... „nitric oxide synthase“/ Stickstoffmonoxidsynthase
NYHA ... New York Heart Association O2... „Oxygenium“ / Sauerstoff O2 ¯
... Superoxid(anion)radikal
OCTAVE-Studie ... „Omapatrilat Cardiovascular Treatment assessment ... versus Enalapril-Study”
OPERA-Studie ... „Omapatrilat in persons with enhanced risk of ... atherosclerotic events-Study”
OUVERTURE-Studie ... „Omapatrilat versus Enalapril Randomized Trial of ... Utility in Reducing Events-Study”
ox. ... oxidiert P... Phosphor
PAS... Perjodsäure-Schiff- Reaktion
PAI-I... Plasminogen-Aktivator-Inhibitor-Typ-I PGI2... Prostaglandin-I2/ Prostazyklin
PGE2... Prostaglandin-E2
Phe ... Phenylephrin/ Adrenalin PLP ... „preload pressure”/ Vorlast Pro-ANP... Pro-atriales natriuretisches Peptid RAS ... Renin-Angiotensin-System
RAAS ... Renin-Angiotensin- Aldosteron-System RALES-Studie... Randomized Aldactone Evaluation Study SAP/SAP ... „systolic arterial pressure“ (SAP)/
... systolischer arterieller Blutdruck (SAB) SEM... „standard error of the mean“/
... arithmetischer Standardfehler des Mittelwertes s. ... Sekunde
SHR ... „spontaneously hypertensive rat(s)“/
... spontan hypertensive Ratte(n) SHRSP... „Stroke-prone-strain-SHR”/
... Schlaganfall gefährdete spontan hypertensive Ratte(n) sGC/GCyc... „soluble guanylate cyclase”/
... lösliche Guanylatzyklase
SNP... „sodium nitroprussid“/ Natriumnitroprussid sog. ... sogenannt
SOD... Superoxid-Dismutase
SPM (BPM)... Schläge pro Minute („beats per minute”) Tab... Tabelle
tGFß... „tumor growth factor ß”/
... Tumor Wachstums Faktor ß tPA... „Tissue-Plasminogen-Activator”/
... Gewebe-Plasminogen-Aktivator
vs. ... „versus“/ gegen
vWF ... von-Willebrand-Faktor
WHO ... „World Health Organization“/
... Weltgesundheitsorganisation
WKR/WKY... Wistar-Kyoto-Ratte(n) (normotensiv) x ... arithmetischer Mittelwert
XAMOTEROL-Studie ... „Xamoterol in severe heart failure-Study”
z.Zt... zur Zeit
I Einleitung
Die Hypertonie ist eine der wichtigsten Risikofaktoren für Herz- und Gefäßerkrankungen.
Ein hoher Blutdruck ist ein Risikofaktor für endotheliale Dysfunktion sowie Herz- und Niereninsuffizienz.
Die Behandlung von Patienten mit erhöhtem Blutdruck reduziert die Häufigkeit der Gesamtmortalität. Metaanalysen von Studien mit Blutdruckerniedrigung zeigen eine Reduktion des Risikos von kardiovaskulärer Mortalität, Schlaganfällen und Myokardinfarkten (ANON. 2000, S. 1937-2185). RITZ (2000) fasste in einer Übersichtsarbeit die These zusammen, dass erhöhte Blutdruckwerte entscheidend für die Progredienz der Niereninsuffizienz verantwortlich ist.
In nachfolgender Abbildung (Abb. 1) sind die Vernetzungen zwischen Ursachen und Folgen von kardiovaskulären- und renalen Endpunkten dargestellt:
Arterielle Hypertonie Endotheliale Dysfunktion
Niereninsuffizienz
Erhöhtes kardiovaskuläres Morbiditäts- und Mortalitätsrisiko Herzinsuffizienz
Abb. 1: Vernetzung zwischen Ursachen und Konsequenzen kardiovaskulärer- und renaler Endpunkte
Das Risiko, an Atherosklerose und schweren Herz-Kreislauferkrankungen wie Herzinfarkt oder Schlaganfall zu erkranken, steigt, wenn das Endothel in seiner Funktion eingeschränkt ist. Diese sog. endotheliale Dysfunktion stellt bei der Progression von Herz- Kreislauferkrankungen die zentrale Zwischenstation dar. Da sie keine Schmerzen verursacht, bleibt die endotheliale Dysfunktion meist lange Zeit unbemerkt (RÜTTEN et al. 2001). Bei Patienten mit einer Dysfunktion des Endothels und Risikofaktoren für Atherosklerose wie z.B. Hypertonie, Hypercholesterinämie, Diabetes mellitus, Adipositas sowie genetischer Veranlagung, tritt ein Herzinfarkt oder Schlaganfall häufiger auf als bei Patientengruppen desselben Risikotyps, aber intaktem Endothel (SCHACHINGER et al. 2000). Somit ist die endotheliale Dysfunktion (ED) maßgeblich am Prozess der koronaren Herzkrankheit (KHK) beteiligt, die zu Ereignissen wie Ischämie, Myokardinfarkt, Schlaganfall, kongestiver Herzinsuffizienz und Tod führen kann. KHK und Apoplex sind die fatalen Endpunkte der Atherosklerose und die Haupttodesursachen in den westlichen Industrienationen (ROSS et al.
1993).
Das Endothel kann als das größte endokrine Organ angesehen werden. Es kleidet als einzellige Schicht mit einer Gesamtfläche von ca. 1000m² das vaskuläre System, inklusive dem Endokard luminal aus (RÜTTEN et al. 2001).
Das Endothel liegt zwischen dem Lumen und der glatten Gefäßmuskelschicht. Obwohl es nur einschichtig vorliegt, ist es in der Lage, Veränderungen der hämodynamischen Schubspannungen oder aus dem Blut stammenden Signale über membranäre Rezeptormechanismen zu erkennen und auf physikalische und chemische Stimuli durch Synthese oder Freisetzung von verschiedenen vasoaktiven und thrombo-regulierender Molekülen sowie Wachstumsfaktoren zu reagieren (CELERMAJER 1997).
Die Endothelfunktion bzw. die Dysfunktion wurde bei der Bewertung der Progression von Herz-Kreislauferkrankungen bisher unterschätzt, wird aber neuerdings immer öfter als prognostischer Marker für eine beginnende Herz-Kreislauferkrankung betrachtet (SCHÄCHINGER et al. 2000). SCHÄCHINGER et al. (2000), HEITZER et al. (2001) und RÜTTEN et al. (2001) sehen in der Diagnose der endothelialen Dysfunktion einen Prediktor für das langfristige Auftreten kardiovaskulärer Ereignisse. Die Häufigkeit kardiovaskulärer Ereignisse (wie z.B. koronare Herzerkrankung, chronische Herzinsuffizienz und periphere Verschlusskrankheit) ist signifikant gesteigert, wenn auf Acetylcholin, als Zeichen einer Endothelschädigung, keine Dilatation, sondern eine Konstriktion der Gefäße erfolgt; d.h. die
Endothelfunktion ist, ähnlich wie die Insulinsensitivität, ein Marker des kardiovaskulären Risikos (RÖSEN u. HELLIGE 2001).
Mehrere zur Behandlung von Herz-Kreislauferkrankungen eingesetzte Wirkstoffe beeinflussen nachhaltig die Endothelfunktion. Daher wird besonders für die etablierten Wirkstoffe aus der Klasse der ACE-Hemmer und neuerdings der AT1-Rezeptor-Antagonisten deren stabilisierende Wirkung auf das Endothel als wichtige Ursache für ihre Effektivität diskutiert.
In der Vergangenheit wurde gezeigt, dass ACE-Inhibitoren die endotheliale Dysfunktion, die Hypertonie und deren Konsequenzen positiv beeinflussen können. Jedoch ist noch nicht abschließend gezeigt worden, inwieweit eine zusätzliche Hemmung der neutralen Endopeptidase einen weiteren positiven Nutzen im Vergleich zu einem reinen ACE-Hemmer haben könnte.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist es daher, die Wirkung des ACE-Hemmers Ramipril und eines neuen ACE-NEP-Inhibitors AVE 7688 auf die fortschreitende endotheliale Dysfunktion und die Hypertonie sowie deren Konsequenzen am Modell der spontan hypertensiven Ratte zu untersuchen und miteinander zu vergleichen. Die Hemmung des Renin-Angiotensin- Systems (RAS) bzw. der zusätzlichen Hemmung der neutralen Endopeptidase (NEP) soll mit der Gefäßfunktion und weiterer Herz-Kreislauf-relevanter Organfunktionen, einschließlich des Überlebens anhand dieser beiden Substanzen geprüft und korreliert werden.
II Literaturübersicht
II.1 Bedeutung von Herz-Kreislauferkrankungen
Herz-Kreislauferkrankungen stellen die häufigsten Todesursachen in der westlichen Welt dar (TUNSTALL-PEDOE et al. 1994; JOUSILAHTI et al. 1999). Es sind progressive Erkrankungen, die sich oft bereits im jungen Alter mit endothelialer Dysfunktion, Insulinresistenz und ersten Anzeichen einer Atherosklerose etablieren. In Deutschland leiden zur Zeit etwa 10 Mio. Menschen an einer atherosklerotischen Gefäßerkrankung, doch nur ein Drittel dieser Patienten hat klinische Symp tome (HELLIGE et al. 2000). Für das Auftreten der Atherosklerose und weiterer Herz-Kreislauferkrankungen sind mehrere Risikofaktoren verantwortlich.
Bluthochdruck und chronische Herzinsuffizienz sind nach wie vor die beiden häufigsten Ursachen für kardiovaskuläre Mortalität.
Am Beispiel der FRAMINGHAM-Studie (HO et al. 1993) wird die kardio- und zerebro- vaskuläre Risikopotenzierung aufgrund des Vorkommens einer linksventrikulären Hypertrophie, die durch eine chronisch arterielle Hypertonie ausgelöst wurde, deutlich demonstriert: ein 7-8-fach höheres Risiko einer Herzinsuffizienz, ein 6-fach höheres Risiko bezüglich koronarer Mortalität, ein 2-3-fach höheres Risiko eines Herzinfarkts, ein 4-8-fach höheres Risiko eines Apoplexes sowie ein 2-6-fach höheres Risiko für periphere arterielle Verschlusskrankheiten.
Die Herzinsuffizienz gehört zu den Krankheitsbildern mit besonders schlechter Prognose. Für alle Schweregrade der Herzinsuffizienz zusammengenommen (Schweregrad New York Heart Association (NYHA) I-IV; siehe Tab. 1) liegt die 5-Jahres-Sterblichkeit bei etwa 50%
(HELLIGE u. SPIECKERMANN 2000).
Die wichtigsten Risikofaktoren und die Progression von Herz-Kreislauferkrankungen sind schematisch in Abbildung 2 wiedergegeben.
En dotheliale Dysfunktion
Nikotin Alter
Hypertension
Myokardinfarkt
Diabetes
Atherosklerose Thrombose
Herzinsuffizienz, Arrhythmie
Koronare
Herzerkrankung (Stabile, instabile Angina)
Lipidstoffwechsel- störungen
Genetische Faktoren
Nephropathie
Abb. 2: Schematische Darstellung der wichtigsten Risikofaktoren und Progression von Herz-Kreislauferkrankungen. (Die Abbildung der Plaque ist aus RÜTTEN et al. (2001) entnommen.)
II.2 Risikofaktoren für Herz-Kreislauferkrankungen
Wichtige Risikofaktoren für die Manifestation und auftretende Endpunkte von Herz- Kreislauferkrankungen sind Bluthochdruck, ED, Lipidstoffwechselstörungen (LDL- Cholesterin >150 mg/dl, HDL-Cholesterin < 40 mg/dl, LDL/HDL-Cholesterin Ratio > 3 (ECKARDSTEIN et al. 2002), genetische Faktoren, Diabetes, Nikotin und mehrere andere (DREXLER u. HORNIG 1999). Die wichtigsten davon werden im Folgenden näher beschrieben.
Die hohe Prävalenz von essentieller Hypertonie (betroffen: 16-20 Mio. Menschen in Dtl.), Hyperlipidämie (betroffen: 20 Mio. Menschen in Dtl.), Nikotinabusus (betroffen: 25 Mio.
Menschen in Dtl.) und Diabetes/metabolisches Syndrom (betroffen: 6 Mio. Menschen in Dtl.) ist die Grundlage für die Häufigkeit und hohe gesundheitspolitische Bedeutung von akut lebensgefährdenden Herz-Kreislauferkrankungen wie chronische Herzinsuffizienz (betroffen:
1,6 Mio. Menschen in Dtl.), koronare Herzerkrankung (betroffen: 5 Mio. Menschen in Dtl.), Apoplex (betroffen: 1-2 Mio. Menschen in Dtl.) und peripherer Verschlusskrankheit (betroffen: 4 Mio. Menschen in Dtl.) (HELLIGE et al. 2000; LANDGRAF u. KLEIN 2003).
In diesem Zusammenhang haben auch renale Endpunkte wie z.B. Niereninsuffizienz eine hohe gesundheitspolitische Relevanz (LÜSCHER 1995; HELLIGE u. SPIEKERMANN 1997).
Aufgrund der starken Zunahme ist der Diabetes besonders wichtig als Herz-Kreislauf- Risikofaktor. Im Vergleich zu nicht-diabetischen, normotensiven Kontrollpersonen besitzt ein hypertensiver Diabetiker ein etwa vierfach erhöhtes kardiovaskuläres Mortalitäts- und Morbiditätsrisiko (RÖSEN u. HELLIGE 2001).
Zusammenhänge zwischen Glukosetoleranz und Hypertonie belegen, dass Insulinresistenz und gestörte Glukosetoleranz bereits in der Frühphase der Hypertonie nachweisbar sind und eine zentrale Rolle für die Atherogenese spielen. Erhöhte Blutzuckerspiegel bedingen eine gesteigerte Glykosylierung verschiedener Proteine und tragen so auch zur Modifikation der Low-density-Lipoprotein-Fraktion (LDL) bei. Die begleitende Hyperinsulinämie unterstützt das vaskuläre Remodeling, da das Hormon als Ko-Mitogen Wachstumsvorgänge stimuliert.
Aus dieser Sichtweise besteht ein Kontinuum, das von primärer (essentieller) Hypertonie bis zum manifesten Diabetes mellitus Typ II reicht (HASSLACHER u. RITZ 1990).
II.3 Progression von Herz-Kreislauferkrankungen
Während in der Vergangenheit überwiegend das Herz selbst im Zentrum der Herz- Kreislaufforschung stand, rückt in den letzten Jahren das vaskuläre System zunehmend in den Mittelpunkt, da neue zell- und molekularbiologische Methoden eine Analyse von Funktion und Regulation des vaskulären Systems auf molekularer Ebene ermöglichen (DZAU et al.
1995; EDINGTON 1995).
Die ED stellt die zentrale Zwischenstation in der Progression von Herz- Kreislauferkrankungen dar (siehe Abb. 2). Die ED, ursprünglich als Marker für die KHK identifiziert, könnte in absehbarer Zeit als eigenständige Herz-Kreislauferkrankung angesehen werden (RÜTTEN et al. 2001).
Intaktes Endothel produziert (wie nachfolgend genauer erläutert und in Abb. 3 dargestellt) vasodilatierende Faktoren, von denen das Stickstoffmonoxid (NO) funktionell im Vordergrund steht. Seine Bereitstellung erfolgt über die endotheliale, konstitutive NO- Synthase (ecNOS), die unter Beteiligung von Calcium aktiviert wird. Stimuli dieses Enzyms sind u.a. strömungsbedingte Schubspannungen -wobei die Kraftübertragung der durch das strömende Blut an der luminalen Endothelzelloberfläche erzeugten Schubspannung über Elemente der endothelialen Glykokalix und des Zytoskeletts erfolgt-, aber auch Mediatoren wie Bradykinin und Acetylcholin, die endothelvermittelt vasodilatorisch wirken.
Die Wirkung von Adrenalin/Noradrenalin und/oder Angiotensin II (ANG II) auf die glatte Gefäßmuskulatur wird durch Steigerung der NO-Synthese abgeschwächt. Bei ED geht die schubspannungsabhängige Vasodilatatio n verloren, Acetylcholin wirkt jetzt konstriktorisch und die Tonussteigerung durch Noradrenalin und ANG II wird verstärkt. Diese Konstellation erklärt z.B. die Tendenz zu Spasmen im Bereich atherosklerotisch veränderter Gefäßabschnitte und wird durch die Freisetzung des potenten Vasokonstrikors Endothelin aus funktionell geschädigtem Endothel verstärkt (RÖSEN u. HELLIGE 2001, RÜTTEN et al.
2001).
Das Endothel bildet nicht nur die Barriere zwischen Blut- und Gefäßwand, sondern ist auch metabolisch aktiv (ROSS 1995; RÜTTEN et al. 2001). Das vaskuläre System mit der Gefäßwand ist ein strukturell, metabolisch und funktionell aktives und integrierendes Organ, dessen zelluläre Komponenten über multiple hormonelle, autokrine und parakrine
Regulation des Gefäßtonus (Abb. 3: A) (Relaxation-vermittelt über Stickstoffmonoxid (NO), Prostazyklin (PGI2), Bradykinin (BK), Acetylcholin (ACh), „Endothelium-derived- hyperpolarizing- factor“ (EDHF)- bzw. Kontraktion-vermittelt über Noradrenalin (NA), Adrenalin (Adr), Angiotensin II (ANG II), Endothelin (ET)-), der Gerinnungshömostase (Abb. 3: B) (Thrombose-vermittelt über Plasminogen-Aktivator-Inhibitor-Typ-I (PAI-I), von Willebrandt Faktor (vWF), Thromboxan (TXA2)- bzw. Thrombolyse-vermittelt über Gewebs-Plasminogen-Aktivator (tPA), NO, PGI2, Endothelbarriere, Protein C/S-), dem Aufrechterhalten der Balance zwischen Inflammation (vermittelt über Interleukin-6 (Il-6), Radikale (z.B. O2¯
), Adhäsionsmoleküle) bzw. Antiinflammation (vermittelt über NO, Endothelbarriere) (Abb. 3: C) sowie zwischen Antiproliferation (vermittelt über NO, PGI2) und Proliferation (vermittelt über ANG II, O2¯
, Endothelin) (Abb. 3: D). (LÜSCHER 1994;
SHIMOKAWA 1999; HELLIGE et al. 2000).
Abb. 3: Schematische Zuordnung der an den funktionellen Gleichgewichten auf Gefäßebene beteiligten Mechanismen (aus HELLIGE et al. 2000) :
A) Relaxation/Konstriktion B) Hämostase/Antihämostase
C) Antiinflammation/Inflammation D) Antiproliferation/Proliferation
A B
D C
ACh BK EDHF
O2¯
O2¯
Störungen dieser wesentlichen Endothelfunktionen werden unter dem Oberbegriff der ED zusammengefasst. Eine Störung der endothelialen Funktion wird als Schlüsselereignis in der Entwicklung der KHK angesehen. Neuere klinische Ansätze deuten darauf hin, dass eine ED therapeutisch rückführbar ist (CELERMAJER 1997). Daher kommt einer gestörten endothelialen Funktion eine erheblich diagnostische, therapeutische und prognostische Bedeutung zu. Der Begriff der endothelialen Dysfunktion wird auch synonym mit Störungen des endothelialen L-Arginin-NO-Stoffwechsels gebraucht (KELM u. STRAUER 2001).
Zu den bedeutendsten molekularen Mediatoren des Endothels bezüglich der Gefäßprotektion gehören u.a. Bradykinin und Stickstoffmonoxid (NO). Die Aminosäure L-Arginin wird unter Sauerstoffeinwirkung durch die ecNOS mittels NADPH zu L-Citrullin oxidiert. Dabei kommt es zur Freisetzung von NO, welches über die Stimulation der löslichen Guanylatzyklase (sGC) zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) erhöht und zu einer Relaxation der Gefäßmuskulatur mit einhergehender Blutdrucksenkung führt (LAUFS et al. 1998). Weiterhin hemmt es die Plättchen-Aggregation und –Adhäsion (RADOMSKI et al. 1991) und die Proliferation von glatten Muskelzellen (MOORADIAN et al. 1995). Eine Reihe von Krankheiten, wie Atherosklerose und Hypercholesterinämie, können diesen fein abgestimmten Mechanismus der NO-Synthese und damit den Effekt von NO auf die Modulation des Gefäßtonus beeinträchtigen. Bei einer ED ist die Produktion von NO vermindert und damit auch dessen protektiver Effekt.
Studien haben gezeigt, dass eine reduzierte Verfügbarkeit an NO (durch Hemmung der NO- Synthase) eine neointimale Proliferation fördert (CAYATTE et al. 1994) und eine erhöhte Verfügbarkeit an NO durch Gabe des Substrates L-Arginin diese Entwicklung hemmt (HAMON et al. 1994). Eine verminderte NO-Bioverfügbarkeit geht i.d.R. mit einer erhöhten Superoxidradikalbildung (O2¯
) einher (WIEMER et al. 2001). Ursache hierfür ist eine dysfunktionelle ecNOS, die anstatt NO das Radikal Superoxid bildet. Hierdurch kommt es zu einer Verschiebung des Gleichgewichtes zwischen NO und O2¯
. Die zugrunde liegenden Mechanismen beruhen auf der Abwesenheit des Ko-Faktors Tetrahydrobiopterin (BH4) oder des Substrates L-Arginin (KERR et al. 1999). Vermehrt gebildete Sauerstoff- Radikale reduzieren die NO-Verfügbarkeit noch weiter und wirken stark zellschädigend. In Abhängigkeit von Verlauf, Schweregrad und Lokalisation der vasalen Prozesse ergeben sich dann die bekannten klinischen Manifestationen wie z.B. Herzinfarkt oder Schlaganfall.
Aspekt auch anhand der Nomenklatur der endothelialen Dysfunktion, die zwischen primärer und sekundärer endothelialer Dysfunktion unterscheidet (SHIMOKAWA 1999; LÜSCHER 1995; BOULANGER 1999).
Nach der Krank heitsentstehung werden zwei grundsätzliche Formen der Hypertonie unterschieden:
die primäre (essentielle oder idiopathische) und die sekundäre (symptomatische oder organbedingte) Hypertonieform:
Bei der primären Hypertonie ist die Ursache nicht nachweisbar und ist bedingt durch erhöhten Strömungswiderstand infolge anfangs rein funktioneller, später organischer Engstellung der arteriellen Strombahn. Beim Erwachsenen liegt diese Form in über 95% der Fälle vor. Die sekundäre Form ist eine organgebundene (durch Erkrankung eines Organs ausgelöste) Hypertonie, z.B. als endokrine, renale, pulmonale, kardiovaskuläre Hypertonie (ANON.
1999). Eine Hypertonie erhöht die mechanische Wandbelastung, verursacht sekundär Endothelschäden sowie durch Aktivierung lokaler Media torsysteme auch Wachstumsprozesse (HELLIGE et al. 2000). Der Bluthochdruck ist ein wichtiger Riskofaktor für Herz- Kreislauferkrankungen und für deren Progression wesentlich verantwortlich. So wird durch Bluthochdruck das Risiko für einen Apoplex um 7- fach, für eine KHK um 3- fach, für eine periphere Gefäßerkrankung und eine Herzinsuffizienz 3-fach gesteigert. (HELLIGE et al.
2000). Anzumerken ist hierbei, dass Bluthochdruck und ED sich gegenseitig beeinflussen.
Therapieziel der essentiellen Hypertonie ist es, möglichst eine Normalisierung des arteriellen Blutdruckes herbeizuführen. Aus epidemiologischen Studien ergeben sich Grenzwerte für den systolischen (= 140) und den diastolischen Blutdruck (= 90), bei deren Überschreitung das kardiovaskuläre Risiko deutlich ansteigt (SCHOLZE 1999, S.21-24 u. S. 30-36; WHO- INTERNATIONAL SOCIETY OF HYPERTENSION 1999).
Auf der Basis dieser Daten wurden Zielwerte für den Blutdruck abgeleitet, die Eingang in nationale und internationale Richtlinien gefunden haben. In den Richtlinien sind auch Empfehlungen zu einem Stufenschema der Behandlung der arteriellen Hypertonie zu finden.
In der Regel soll mit einer nebenwirkungsarmen Monotherapie begonnen werden; wird der Zielblutdruck nicht erreicht, so werden geeignete Kombinationstherapien eingesetzt (SCHÄFER u. BUSCH 2003).
Der Bluthochdruck (FROHLICH 2001) und/oder die ED ist/sind wesentlich an der Progression einer Nephropathie beteiligt.
Die Niere kann sowohl Ursache (bei 3-10%) als auch Zielorgan (bei 90-97%) einer arteriellen Hypertonie sein.
Bei sekundärer Ursache stehen die renovaskuläre und renoparenchymatöse arterielle Hypertonie an erster Stelle. Die Schädigungen der Niere infolge der essentiellen (primären) Hypertonie bezeichnet man als benigne hypertensive Nephrosklerose. Nach jahrzehntelangem Bestehen der primären Hypertonie (beim Menschen) kann diese zur Niereninsuffizienz führen.
Andererseits ist die arterielle Hypertonie der am besten identifizierte Progressionsfaktor einer chronischen Niereninsuffizienz (SCHMIEDER 1999).
Die Schädigung der Niere im Rahmen einer primären Hypertonie äußert sich zuerst als eine selektive glomeruläre Proteinurie, d.h. eine Mikroalbuminurie. Die fortgeschrittene hypertensive Nephrosklerose manifestiert sich in einer Proteinurie, eingeschränkter glomerulärer Filtrationsrate und vermindertem renalem Plasmafluss, woraus ein grenzwertig oder gering erhöhtes Serumkreatinin mit eingeschränkter Kreatinin-Clearance resultiert (HELLIGE u. SPIEKERMANN 1997; SCHMIEDER 1999).
Der Bluthochdruck und die ED sind neben anderen Faktoren wesentlich am Fortschreiten der Atherosklerose beteiligt. Wichtigster bekannter Risikofaktor der Atheroskleroseentstehung ist die Hyperlipidämie, hauptsächlich eine Erhöhung der LDL-Fraktion. Endothelzellen verfügen an ihrer Oberfläche über Rezeptoren für LDL-Partikel; es kommt zur Schaumzellbildung, den charakteristischen Zellen der atheromatösen Frühläsion (BROWN u.
GOLDSTEIN 1983; STEINBERG 1983).
Die direkte Konsequenz der Atherosklerose ist die KHK mit ihren Unterformen der stabilen und instabilen Angina. Eine stabile Angina ist im Allgemeinen nicht direkt lebensbedrohlich. Im Gegensatz dazu, stellt die instabile Angina eine gefährlichere Stufe der KHK dar. Bei der instabilen Angina hat man es mit hochgradig gefährdeten Patienten mit
Neben der KHK ist Bluthochdruck ein wichtiger Risikofaktor für die Entstehung einer Herzinsuffizienz. Etwa 70% aller Herzinsuffizienzfälle entwickeln sich auf der Basis einer arteriellen Hypertonie (MÜLLER u. BÖHM 2002). Nach der WHO-Klassifikation liegt der Herzinsuffizienz eine nachweisbare ventrikuläre Funktionsstörung zugrunde. Wesentliche Pathomechanismen der ventrikulären Dysfunktion stellen eine gestörte intrinsische Regulation der Kontraktionskraft (Frank-Starling-Mechanismus, Kraft-Frequenz-Beziehung) sowie Veränderungen der Kontraktilität durch Störungen neuroendokriner Mechanismen dar.
Neuroendokrine Störungen können entstehen durch Stimulation des sympathischen Nervensystems, der Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems, des Endothelinsystems sowie in späteren Stadien der vermehrten Ausschüttung von Zytokinen, die zu Zelluntergang (Apoptose, Nekrose) oder auch zu Reparationsvorgängen führen (MÜLLER u. BÖHM 2002).
Die Herzinsuffizienz ergibt sich also u.a. aufgrund eines Remodelling-Prozesses, dem das Herz als Konsequenz des untergegangenen Herzgewebes ausgesetzt ist. Seit Jahrhunderten und bis weit in das vorige Jahrhundert basierte die Therapie der Herzinsuffizienz symptomatisch auf Reduktion der Flüssigkeitsretention (Aderlass, Diuretika), in Nutzung des positiv inotropen Effekts von Herzglykosiden (Digitalis) (siehe nachfolgend) und auf der Senkung der Nachlast des Herzens durch Vasodilatatoren, um trotz reduzierter Pumpleistung eine adäquate Perfusion der peripheren Organe zu gewährleisten. Erst seit 1980 wurden verschiedene Ansätze etabliert, bei denen nicht primär die hämodynamischen Wirkungen, sondern vielmehr eine Antagonisierung der neuroendokrinen Folgeaktivierung im Vordergrund stehen. Neben den ACE-Hemmern, die erstmals in der CONSENSUS-Studie (THE CONSENSUS TRIAL STUDY GROUP 1987) ihre Wirksamkeit unter Beweis stellten, konnte in der Folge für Spironolacton als Aldosteron-Antagonist (PITT et al. 1999) und zuletzt für die ß-Rezeptoren-Blocker eine Reduktion der Mortalität in der Herzinsuffizienz demonstriert werden (HOFFMAN et al. 2002). Parallel zu dem Erfolg dieser Medikamente scheiterte die Entwicklung einiger Substanzen, welche über eine direkte Steigerung der myokardialen Kontraktilität wirken. Hierunter fallen die Inhibitoren der Phosphodiesterase III (Amrinon, Milrinon), welche in der chronischen Anwendung aufgrund erhöhter Inzidenz eines plötzlichen Herztodes zu einer erhöhten Mortalität geführt hatten (NONY et al. 1994).
Auch der partielle ß-Rezeptoren-Agonist Xamoterol führte in der klinischen Prüfung zu einer erhöhten Sterblichkeitsrate (THE XAMOTEROL IN SEVERE HEART FAILURE STUDY GROUP 1990).
Als Vertreter der Gruppe der kontraktilitätssteigernden Sub stanzen ist deshalb derzeit nur der
„Klassiker“ Digitalis in der chronischen Anwendung zugelassen, für den in der DIG-Studie (RICH et al. 2001) eine Verbesserung der Morbidität, nicht aber der Gesamtmortalität gezeigt werden konnte.
Die weitgehende Antago nisierung der neurokrinen Aktivierung mit Hilfe der etablierten Wirkprinzipien hat zu der Hypothese geführt, dass weitere neue, neuroendokrine Therapieansätze nicht mehr zu einer klinisch relevanten Verbesserung der Prognose der Herzinsuffizienz führen können. Scheinbar bestätigt wird diese Anschauung durch neueste Ergebnisse mit Endothelin- Antagonisten, für die der Nachweis einer klinischen Wirksamkeit bislang nicht erbracht werden konnte. Dieses Ergebnis schließt allerdings nicht aus, dass zukünftige, alternative Ansätze zu einer weiteren deutlichen Krankheitsbeeinflussung führen können. Die Fülle der neuen Therapieansätze in der präklinischen und klinischen Entwicklung reflektiert die medizinische Notwendigkeit zur Entwicklung zusätzlicher Therapien der Herzinsuffizienz, denn nach wie vor ist die Herzinsuffizienz unheilbar und mit einer Jahresmortalität von etwa 20 Prozent in höhergradigen Stadien einer hochmalignen Erkrankung vergleichbar (SCHÄFER u. BUSCH 2003).
Die chronische Herzinsuffizienz stellt somit eine der größten Herausforderungen für die Gesundheitssysteme der meisten Industrieländer dar. Der FRAMINGHAM-Studie zufolge beträgt die durchschnittliche Inzidenz 0,5–1% in der Bevölkerung. Männer sind dabei häufiger betroffen als Frauen. Mit zunehmendem Alter steigt die Häufigkeit bei beiden Geschlechtern überproportional an, was zu einer jährlichen Inzidenz von 2,5 bis 3% bei über 80-Jährigen führt (KANNEL 1991).
Neben der weiter zunehmenden Häufigkeit werfen die hohe Morbidität und Mortalität die größten Probleme auf. So beträgt die Sterblichkeit bei symptomatischer Herzinsuffizienz nach fünf Jahren etwa 50–70%. Selbst bei optimaler Ausschöpfung der Standardtherapie liegt sie bei höhergradiger Herzinsuffizienz heute bei 20% pro Jahr. An einer leichten Herzinsuffizienz versterben pro Jahr immer noch etwa 10–15% der betroffenen Patienten (BÖHM 2002).
Die funktionelle Einteilung der Herzinsuffizienz beruht auf dem Konzept der New York Heart Association (NYHA) (siehe Tab. 1). Allerdings gibt es mittlerweile auch neuere Ansätze der Stadieneinteilung wie etwa die des American College of Cardiology (ACC) und der American Heart Association (AHA), die sowohl die Entwicklung, als auch das Fortschreiten der
Revidierte NYHA-Klassifikation
Funktionelle Klassifizierung
1. Herzerkrankung ohne körperliche Limitation. Alltägliche körperliche Belastung verursacht keine unangemessene Erschöpfung, Luftnot, Rhythmusstörungen oder pektanginöse Beschwerden
2. Patienten mit Herzerkrankungen und leichter Einschränkung der körperlichen Leistungsfähigkeit. Keine Beschwerden in Ruhe. Alltägliche körperliche Belastung verursacht Erschöpfung, Luftnot, Rhythmusstörungen oder pektanginöse Beschwerden
3. Patienten mit Herzerkrankungen und höhergradiger Einschränkung der
körperlichen Leistungsfähigkeit. Keine Beschwerden in Ruhe. Geringe körperliche Belastung verursacht Erschöpfung, Luftnot, Rhythmusstörungen oder
pektanginöse Beschwerden
4. Patienten mit Herzerkrankung. Beschwerden bei allen Aktivitäten und in Ruhe Objektiver Befund
A. Keine objektiven Hinweise für eine Herz-Kreislauferkrankung B. Objektive Hinweise für minimale Herz-Kreislauferkrankung
C. Objektive Hinweise für mäßig- bis hochgradige Herz-Kreislauferkrankung D. Objektive Hinweise für schwere Herz-Kreislauferkrankung
Tab. 1: Revidierte New York Heart Association (NYHA)-Klassifikation (aus MÜLLER u. BÖHM 2002)
II.4 Bedeutung des RAAS für die Progression von Herz- Kreislauferkrankungen
II.4.1 Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS)
Neben dem catecholaminergen System ist das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) das bedeutendste hormonelle System für die Regulation des Blutdrucks.
Epitheloidzellen (speziell glatte Muskelzellen) in der afferenten und in geringem Ausmaß der efferenten Arteriole des Glomerulums (sog. juxtaglomeruläre Zellen) sind der hauptsächliche Ort der Synthese, Speicherung und Freisetzung von Renin. Renin selbst hat keine Gefäßwirkungen. Es ist eine Aspartyl-Protease, die aus Angiotensinogen (einem aus der Leber stammenden α2-Globulin) das Dekapeptid Angiotensin (ANG) I abspaltet. ANG I ist ebenfalls ohne wesentliche biologische Wirkung. Aus ANG I wird durch die zinkhaltige Peptidyl-Dipeptidase Angiotensin-Konversions-Enzym (ACE) das Oktapeptid Angiotensin II (ANG II) abgespalten, das an zwei spezifischen Rezeptoren bindet: Subtyp AT1 und AT2
Rezeptoren (siehe II.4.2 und Abb. 5) (GALLINAT et al. 1999).
ACE kommt hauptsächlich im Endothel und weniger in der Adventitia vor (WILSON et al.
1987; ROGERSON et al. 1992). Das ACE ist als Dipeptidylcarboxypeptidase nicht nur spezifisch für ANG I, sondern identisch mit der Kininase II, die das Nonapeptid Bradykinin, das Dekapeptid Kallidin sowie das Undekapeptid Substanz P spaltet und inaktiviert. Unter ACE-Hemmung steigt die Konzentration dieser Peptide an. Über spezifische Rezeptoren, die in der Zellmembran der Endothelzellen lokalisiert sind, kommt es über intrazelluläre Calciumerhöhung zur Erhöhung der endogenen Vasodilatoren NO und PGI2 bzw. PGE2 (Prostaglandin E2). Neben der Verminderung der ANG II Bildung ist ein Teil der antihypertensiven aber auch kardioprotektiven Wirkungen von ACE-Hemmern auf eine Anreicherung dieser direkt und indirekt vasodilatorisch wirkenden Peptide zurückzuführen (LINZ et al. 1999a).
Weitere Enzyme, die ANG II bilden, aber nicht durch ACE-Inhibitoren gehemmt werden, sind die chymotrypsinartige Serinprotease, die sog. Herzchymase, Tonin, Gewebe- Plasminogen-Aktivator (tPA) und Cathepsin G. Im Gegensatz zum ACE ist die Herzchymase spezifisch für ANG I; Bradykinin und Substanz P werden nicht abgebaut. Wie weit diese alternativen ANG II-Quellen eine relevante Rolle spielen, ist bisher nicht bekannt. Allerdings
gebildetes ANG II zusammen mit lokal erhöhtem Noradrenalin durchaus klinische Relevanz haben könnte (MARUYAMA et al. 2000).
Zusätzlich zu dem endokrinen RAAS wurden auch lokalständige Gewebe-Renin-Angiotensin Systeme z.B. im Herzen und in den Gefäßen beschrieben. Diese lokalen RAS funktionieren als inkomplette Systeme, die das zirkulierende Renin und möglicherweise Angiotensinogen für die lokale Synthese von ANG II nutzen. Dementsprechend kommen den kardialen und vaskulären RAS bezüglich der Regulation der RAS-Aktivität im Ventrikel sowie in der Media der Gefäße eine Schlüsselrolle zu.
Bei einer linksventrikulären Hypertrophie kommt es zu einer verstärkten lokalen Aldosteronsynthese, die durch ANG II getriggert wird. Andererseits stimuliert Aldosteron die AT1-Rezeptor Expression (YOUNG u. FUNDER 2000).
Tierexperimentelle Daten deuten auf therapeutisch günstige Wirkungen von ACE-Hemmern am Herzen und in den Gefäßen sowie der Niere hin, die unabhängig von einer Blutdrucksenkung sind (LINZ et al. 1995; AMANN et al. 2001). Am hypertrophierten Herzen wurde Hypertrophieregression, am ischämischen Herzen eine Abnahme von Reperfusionsarrhythmien und eine Zunahme der Koronarperfusion beobachtet. In Gefäßen wurde eine antiproliferative und antiatherosklerotische Wirkung gefunden. Diese Wirkungen werden neben der verminderten lokalen ANG II Bildung vor allem auf einen Anstieg von Bradykinin im Myokard bzw. im Gefäßendothel zurückgeführt (LINZ et al. 1995).
Bei der Verteilung des ACE im Organismus geht man davon aus, dass weniger als ein Drittel zirkuliert. Der größte Anteil findet sich lokal im Gewebe (DZAU al. 1993), v.a. in der Lunge, wo ANG I zu ANG II bzw. Bradykinin zu inaktiven Bruchstücken umgewandelt wird.
Eine Übersicht über die RAAS-Kaskade und deren mögliche pharmakologische Angriffspunkte zeigt Abb. 4.
Abb. 4: RAAS sowie mögliche pharmakologische Angriffspunkte (ANG II)
(ANG I)
(AT1)
(passiv) / Renin Inhibitoren
ACE Inhibitoren
Angiotensin II (AT
1-Typ)
Rezeptor-Blocker
β -Blocker
Spironolacton
Herz Gehirn
Andere Organe Nebenniere Vaskulatur
Aldosteron- Freisetzung
Aldosteron- Rezeptoren
Renale Kalium- ausscheidung Renin
Angiotensin Converting Enzyme Angiotensinogen
Angiotensin I
Angiotensin II
AT II
1-Rezeptoren
1
Renale Natrium-
resorption (aktiv)
II.4.2 Rolle von Angiotensin II (ANG II) und ANG II-Rezeptoren (AT- Rezeptoren)
ANG II spielt als einer der stärksten endogenen Vasokonstriktoren eine überragende Rolle in der Kreislaufregulation. Zusätzlich stimuliert es die Aldosteronsekretion aus den Glomerulosazellen der Nebennierenrinde.
Darüber hinaus wirkt ANG II über eine präsynaptische Stimulation der Noradrenalinfreisetzung und eine postsynaptische Wirkungsverstärkung blutdrucksteigernd und führt zu einer Natrium- und Volumenretention (z.B. über Steigerung der Aldosteronsekretion und des Durstgefühls), die ihrerseits die Gefäßsensitivität gegenüber Vasokonstriktoren erhöht (O`CONNOR 1990). Ferner stellt ANG II einen wichtigen Wachstumsfaktor für Proliferationsprozesse des Bindegewebes sowie der glatten- und Herzmuskelzellen, inklusive der Mesangialzellen der Niere dar. Es kann somit Ausgangspunkt oder zumindest Katalysator für schwerwiegende morphologische Proliferationsvorgänge im Bereich des Herzens (Linksherzhypertrophie), der Gefäße (Intimaproliferationen bei Endothelläsionen, Mediahypertrophie und Angiogenese) und des Mesangiums der Nieren (Sklerose und Glomeruladestruktionen) sein. Die wichtigsten Wirkungen von ANG II sind in Abb. 5 dargestellt.
Anhand von speziellen Antagonisten konnten zwei verschiedene Rezeptorsubtypen charakterisiert werden. Die Effekte von ANG II sind über ANGII1 (=AT1) bzw. ANGII2- Rezeptoren (=AT2) vermittelt, die organspezifisch unterschiedliche Wirkungen haben (GALLINAT et al. 1999; LINZ et al. 1999a).
Die klassischen ANG II Wirkungen werden durch die AT1-Rezeptoren vermittelt, die in allen Blutgefäßen vorhanden sind, sich aber auch in zahlreichen anderen Geweben finden (siehe Abb. 5). Aus den bisher bekannten Ergebnissen kann man folgendes zusammenfassen:
ANG II wirkt AT1-vermittelt zellproliferativ, vasokonstriktorisch und antidiuretisch bzw.
antinatriuretisch, also potentiell ungünstig. Im Gegensatz dazu wirkt ANG II über AT2- Rezeptoren antiproliferativ, vasodilatierend und diuretisch bzw. natriuretisch.
n Inotropie (K)
n Koronarkonstriktion (K) n Hypertrophie (L)
n Vasokonstriktion (K) n Wandhypertrophie (L) n Na+/H2O-Absorption (K)
n Intraglomeruläre Proliferation (L) n Aldosteron-Freisetzung (K) n Katecholamin-Freisetzung (K) n Sympathikus-Aktivierung (K) n Vasopressin-Freisetzung (K) n Noradrenalin-Freisetzung (K) n Vasodilation (NO-Produktion) n Antiproliferation
n Zelldifferenzierung n Apoptose
AT1-Rezeptor
AT2-Rezeptor
Herz:
Gefäße:
Niere:
Nebenniere:
ZNS:
periphere Nerven:
K=kurzfristiger Effekt; L=langfristiger Effekt
Abb. 5: Angiotensin-Rezeptor-vermittelte Effekte von Angiotensin II (ANG II)
Der AT1-Rezeptor ist ein G-Protein- gekoppelter Rezeptor, der im Gefäßsystem vorwiegend (aber nicht ausschließlich) zu einer Aktivierung der Phospholipase C führt. Das aus Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat gebildete Inositol-1,4,5-trisphosphat (IP3) erhöht die intrazelluläre Ca2+-Konzentration in der glatten Muskelzelle. Parallel dazu wird durch 1,2- Diacylglycerol die Proteinkinase C aktiviert. Sie vermittelt die Expression von Proto- Onkogenen, was möglicherweise die proliferative Wirkung von ANG II auf glatte Muskelzellen erklärt. Daneben sind die Hemmung der Adenylatcyclase und die Stimulation der Phospholipase A2 als weitere an AT1-Rezeptoren gekoppelte Signaltransduktionswege beschrieben.
Schon geringe Konzentrationen von ANG II steigern über AT1-Rezeptoren die Freisetzung von Noradrenalin aus sympathischen Nervenendigungen und von Adrenalin aus dem Nebennierenmark was somit zu einer Potenzierung der vasokonstriktiven und proliferativen Wirkung führt. AT2-Bindungsstellen sind unter anderem in der Nebenniere, dem Uterus, dem Herz und im Zentralnerve nsystem nachgewiesen worden. Der Rezeptor ist hauptsächlich in der Fötalperiode exprimiert. Stimulation der AT2-Rezeptoren durch die entsprechenden Peptide bewirkt an Endothelzellen eine Freisetzung von NO und PGI2 und wirkt damit
Vasodilatation (NO-
Vasodilatation (NO-Produktion)
II.4.3 Modulatoren des RAAS zur Behandlungen von Herz- Kreislauferkrankungen
Eine Hemmung der ANG II Bildung hat nicht nur hämodynamische, sondern auch morphologische d.h. organprotektive ggf. sogar –reparative Auswirkungen, was eindrucksvolle Studien in der Behandlung der Herzinsuffizienz, nach Myokardinfarkt oder bei Niereninsuffizienz belegen (SCHOLZE 1999, S.99-120). Die Hemmung der ANG II Bildung ist auf verschiedenen Ebenen der RAAS-Kaskade möglich (siehe Abb. 4). Während Renininhibitoren noch keine klinische Reife erlangt haben und AT2-Rezeptor-Antagonisten erst seit 1996 zur Behandlung des Bluthochdrucks zugelassen sind, haben ACE-Inhibitoren die Therapie kardiovaskulärer Erkrankungen (seit ihrer Einführung im Jahre 1982) geradezu revolutioniert, wie es vordem vielleicht nur ß-Rezeptorenblockern gelungen ist.
II.4.3.1 In die Therapie eingeführte Modulatoren des RAAS
II.4.3.1.1 ACE-Hemmer
ACE-Hemmer gleichen in Bezug auf ihren Wirkmechanismus Medaillen. Die Angiotensinseite spiegelt die Hemmung der Umwandlung von ANG I zum biologisch aktiven ANG II wider, die Bradykininseite spiegelt die Hemmung des Abbaus von Kininen zu inaktiven Bruchstücken wieder. Somit greifen ACE-Hemmer sowohl in das RAAS als auch in das Kallikrein-Kininsystem ein (siehe Abb. 4 u. 7).
Der erste ACE-Hemmer war Captopril, ein Dipeptid-Analogon, das mittels seiner Sulfhydrylgruppe an das Zink des ACE bindet. Mittlerweile ist eine Vielzahl weiterer ACE- Hemmer ohne die Sulfhydrylgruppe verfügbar, die das Zink im aktiven Zentrum des ACE mit ihrer Carboxylgruppe binden. ACE-Hemmer lassen sich in zwei Gruppen unterteilen:
Substanzen, die selbst bereits wirksame ACE-Hemmer sind (Captopril, Lisinopril) und inaktive veresterte Vorstufen („Prodrugs“), die erst in der Leber zu wirksamen Carbonsäuren hydrolysiert werden. Alle ACE-Hemmer hemmen die Spaltung des inaktiven ANG I zum aktiven ANG II sowie den Abbau von Kininen zu inaktiven Bruchstücken. Im Allgemeinen sind die ACE-Hemmer nebenwirkungsarm; bei bis zu 5% der behandelten Patienten tritt trockener Husten auf und in sehr seltenen Fällen (<0.1% der Behandelten) Angioödeme.
Diese Nebenwirkungen werden auf die Erhöhung der Konzentration inflammatorischer Mediatoren wie der Kinine (und nachfolgend Prostaglandine) sowie der Substanz P
II.4.3.1.2 AT-Rezeptor-Blocker (ARB)
Ein alternatives Konzept zur Intervention im RAAS bieten die AT1-Blocker. Im Jahr 1995 wurde mit Losartan der erste AT1-Rezeptorantagonist zur Behandlung der arteriellen Hypertonie auf den Markt gebracht Das pharmakologische Wirkprinzip besteht in einer direkten Blockade des AT1-Rezeptorsubtyps für ANG II (HELLIGE et al.1999).
Der Wegfall der Wirkung von ANG II auf den AT1-Rezeptor (siehe II.4.1) und die damit gleichzeitige selektive Stimulation des AT2-Rezeptor (siehe II.4.1) bewirkt synergistisch eine Vasodilatation und Proliferationshemmung von glatten Muskelzellen, eine verminderte Aldosteron- und Katecholaminsekretion sowie eine vermehrte renale Natrium- und Wasserausscheidung. Gegenüber den ACE-Hemmern mit ähnlich breitem Wirkspektrum verursachen AT1-Blocker keinen chronischen Reizhusten. Die ELITE-Studie (PITT et al.
2000) zeigte, dass AT1-Blocker hinsichtlich der klinischen Effektivität mit den ACE- Hemmern vergleichbar sind.
II.4.3.1.3 Weitere Modulatoren des RAAS
Der Aldosteron-Antagonist Spironolacton wird seit vielen Jahren als kaliumsparendes Diuretikum bei Herzinsuffienz und Bluthochdruck eingesetzt. In der Therapie der Herzinsuffizienz erhielt die Substanz einen besonderen Stellenwert, als sich in der RALES- Studie eine Senkung der Morbidität und Mortalität um ca. 30 Prozent gegenüber Placebo zeigte (PITT et al. 1999).
Ein weiterer Ansatz zur Durchbrechung der neurohumoralen Aktivierung konzentriert sich auf die Abschirmung des Herzens gegen die überschießende adrenerge Stimulation bei Herzinsuffizienz durch ß-Blocker (MERIT-HF- und -CIBIS-II-Studien) (SCHOLZE 1999, S.48-71).
II.4.3.2 Modulatoren des RAAS in der klinischen Entwicklung
II.4.3.2.1 ACE-NEP-Inhibitoren (Vasopeptidase-Inhibitoren)
Als Vasopeptidase-Inhibitoren bezeichnet man Substanzen, die simultan sowohl das Angiotensin-Konversions-Enzym (ACE) als auch die neutrale Endopeptidase (NEP) hemmen.
(siehe Abb. 7). Die addititive Hemmung der NEP führt zu einer effektiveren Hemmung des Abbaus von Bradykinin, das seinerseits rezeptorvermittelt über die Bildung von Stickstoffmonoxid antiproliferativ und antifibrotisch wirkt und einer ED entgegenwirkt.
Darüber hinaus verhindert die Hemmung der NEP den Abbau der natriuretischen Peptide ANP (atriales natriuretisches Peptid), BNP (brain natriuretisches Peptid) und CNP (C-Typ natriuretisches Peptid) und erhöht damit die vasodilatierenden, diuretischen und antiproliferativen Wirkungen dieser Peptide (DOMINIAK 2002).
ANP (siehe Abb. 6 u. 7), wird in den Vorhöfen bei Dehnung durch Volumenerhöhung freigesetzt. BNP (siehe Abb. 6 u. 7) wird im Gehirn und in den Herzventrikeln produziert und ebenfalls bei Dehnung ausgeschüttet. CNP (siehe Abb. 6 u. 7) konnte in Lunge, Niere, Herz und im Gefäßendothel nachgewiesen werden. Es wird freigesetzt, wenn Schubspannungen z.B. bei Kreislaufbelastungen auf das Endothel wirken (CHEN u. BURNETT 1998). Die natriuretischen Peptide wirken antagonistisch zu ANG II. ANP und BNP bewirken eine Vasodilatation, Verbesserung der Relaxation der Ventrikel, Senkung von Vor- und Nachlast des Herzens und des Blutdrucks, eine Hemmung der Sekretion von Renin und Aldosteron und eine Erhöhung der glomerulären Filtrationsrate (LEVIN et al. 1998). CNP bewirkt eine Vasodilatation sowohl im arteriellen wie auch im venösen Schenkel. Ein weiterer Einfluss auf die endotheliale Funktion und antiproliferative Wirkung von CNP wird diskutiert. CAO und GARDNER (1995) zeigten, dass natriuretische Peptide das Fibroblastenwachstum bei der Herzhypertrophie reduzieren, was man als eine antiproliferative bzw. organoprotektive Wirkung interpretiert.
Die natriuretischen Peptide gehen eine Bindung mit Rezeptoren der Zelloberfläche ein, welche an die partikuläre Guanylatcyclase gebunden sind. Dadurch wird vermehrt Guanosintriphosphat (GTP) zu cyclischem Guanosinmonophosphat (cGMP) umgewandelt, was wiederum zu einer Vasodilatation führt (STEIN u. LEVIN 1998).
Abb. 6: Bildung und Wirkung natriuretischer Peptide (aus DENDORFER 2002)
ANP=atriales natriuretisches Peptid, BNP= brain natriuretisches Peptid, CNP= C-Typ natriuretische Peptid NPR-A= Natriuretischer Peptid-Rezeptor für ANP, NPR-B=
Natriuretischer Peptid-Rezeptor für BNP, NPR-C= Natriuretischer Peptid-Rezeptor für CNP;
RBF=renaler Blutfluss; GFR= glomeruläre Filtrationsrate; GCyc=Guanylatcyclase;
TGFß=Tumor-Wachstums-Faktor-ß, Il-1= Interleukin-1
Aus diesem Ansatz der kombinierten neuroendokrinen Hemmung erklären sich die antihypertensiven und kardioprotektiven Wirkungen dieser Substanzklasse (vgl. Abb. 7). Die hämodynamischen Effekte der kombinierten ACE-NEP-Hemmung sind wesentlich ausgeprägter, als diejenigen, welche durch die Hemmung der einzelnen Enzyme zu erzielen sind (TRIPPODO et al. 1995; FINK et al. 1996; FOURNIE-ZALUSKI et al. 1996).
Als Prototyp der Vasopeptidase-Hemmer gilt Omapatrilat. Omapatrilat zeigt einen protektiven Effekt auf die Endothelfunktion, der über den durch die Blutdrucksenkung zu erwartenden Effekt hinausgeht. In salzsensitiven Dahl- Ratten ist die endothelabhängige Relaxation von Aorta und Mesenterialgefäßen bei Omapatrilat behandelten Tieren deutlich besser als im Vergleich zu dem ACE-Hemmer Captopril (QUASCHNING et al. 1999).
Insgesamt belegen tierexperimentelle Studien, dass der Vasopeptidase-Inhibitor Omapatrilat dem ACE-Hemmer Enalapril in der Herzinsuffizienztherapie mindestens gleichwertig ist:
THOMAS et al. (1998) zeigten eine verbesserte myokardiale Funktion bei Hunden mit induzierter Herzinsuffizienz sowie eine Verminderung des linksventrikulären Druckes bei kardio- myopathischen Hamstern. Alle Veränderungen waren mit Omapatrilat ausgeprägter als in der alleinigen Therapie mit ACE- oder puren NEP-Inhibitoren (TRIPPODO et al. 1995).
Omapatrilat wurde in zwei großen klinischen Studien geprüft. In der OCTAVE-Studie (COATS 2002; SONG 2002) wurde an 25.000 Patienten die antihypertensive Wirksamkeit von Omapatrilat (40 mg/d) im Vergleich zu Enalapril (20 mg/d) untersucht. Dabei zeigte sich eine überlegene Blutdrucksenkung von Omapatrilat von im Mittel 3 bis 6 mmHg, unabhängig von der Notwendigkeit einer Mono- oder Kombinationstherapie. Hauptproblem von Omapatrilat war in dieser Studie die um den Faktor drei erhöhte Inzidenz von angioneurotischen Ödemen (spontane Schwellungen der Haut und Schleimhaut, die bevorzugt in Gesicht und Rachen auft reten und die in extremen Fällen durch Verlegung der Atemwege akut lebensbedrohlich werden können). Die Ursache für diese Nebenwirkung ist nicht vollständig geklärt; vermutet wird eine Interaktion mit dem Kallikrein-Kinin-System, denn angioneurotische Ödeme treten, wenn auch mit geringerer Inzidenz, ebenfalls bei Therapie mit ACE-Hemmern auf. In der OVERTURE-Studie (PACKER et al. 2002) wurde Omapatrilat an insgesamt 5770 Patienten mit Herzinsuffizienz untersucht. Es zeigte sich nach einer mittleren Beobacht ungszeit von 14,5 Monaten keine signifikante Überlegenheit versus ACE-Hemmer im Hinblick auf den primären Endpunkt Tod oder stationäre Aufnahme wegen Herzinsuffizienz. Der sekundäre Endpunkt bestehend aus kardiovaskulären Erkrankungen oder stationäre Aufna hme wurde allerdings signifikant reduziert. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass das Patientenkollektiv neben der Studienmedikation (Enalapril oder Omaptrilat) eine sehr gute basale Herzinsuffizienztherapie erhalten hat. Dies wird durch die hohe Rate an Be gleitmedikation mit diuretischer Therapie (99 %), ß-Blocker- Therapie (51%), Spironolacton (42 %) und Digitalis (ca. 60 %) illustriert. Interessanterweise war die Inzidenz an angioneurotischen Ödemen in dieser Studie nur leicht und nicht signifikant erhöht. Mit OPERA ist die z.Zt. größte klinische Studie initiiert worden. Hier wird an ca. 12.600 Personen mit isolierter systolischer Hypertonie der Einfluss von Omapatrilat auf die kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität untersucht. Der Untersuchungszeitraum dieser Studie wurde auf fünf Jahre festgelegt (PLOUIN et al. 2000).
Abb. 7: Wirkungsweisen eines ACE-NEP-Inhibitors (Vasopeptidase-Inhibitors) ANP= atriales natriuretisches Peptid
II.4.3.2.2 Renin-Inhibitoren
In der frühen klinischen Entwicklung befindet sich das Aliskiren, ein Renin-Inhibitor. Dieser Stoff greift direkt am Anfang des RAAS ein und verhindert die Bildung von Angiotensin I.
Ob dies für die Patienten Vorteile bringt, kann erst nach großen Vergleichsstudien mit ACE- Hemmern und AT1-Antagonisten abgeschätzt werden (DOMINIAK 2002).
Angiotensinogen Renin
Angiotensin I
Angiotensin II
Vasokonstriktion
Aldosteron Freisetzung
Natrium/H20 Retention
Inactive Kinine
Bradykinin
Vasodilatation
Inaktive Fragmente
ANP
Natriurese Diurese ACE NEP
Inhibition
ACE-NEP-Inhibitor
Inaktive Kinine
Bradykinin Angiotensin II
Inaktive Fragmente
ANP
II.5 Fragestellung und Tiermodell
Eine nicht therapierte und langanhaltende Hypertonie kann über die Zeit gravierende Organschäden in Gefäßen, Herz und Nieren hervorrufen. Obwohl die essentielle Hypertonie mit verschiedenen Blutdrucksenkern und insbesondere durch ACE Hemmer behandelt werden kann, gibt es Bestrebungen, noch effektivere Blutdrucksenker zu finden. Die neuen Antihypertensiva sollen nicht nur blutdrucksenkende, sondern auch organoprotektive Wirkung zeigen. Zahlreiche präklinische und klinische Studien deuten darauf hin, dass die Hemmung von ACE über einen blutdrucksenkenden Effekt hinaus direkte protektive Eigenschaften auf die Herzmuskulatur und Gefäße ausübt (LINZ et al. 1997; YUSUF 2000;
THE HEART OUTCOME PREVENTION EVALUTION STUDY INVESTIGATORS 2001). Aus der Literatur ist der renoprotektive Effekt der ACE-Hemmer bekannt (HANSSON et al. 1998; FROHLICH 2001).
Dies ist dadurch zu erklären, dass neben dem zirkulierenden RAS auch die lokalen RAS durch ACE Hemmer blockiert werden. Neben der Hemmung der ANG II Bildung kommt es parallel zu einem Anstieg der Kinine, die im Gegensatz zu ANG II viele positive kardiovaskuläre Effekte haben (LINZ et al. 1995, 1997).
Ein über die ACE-Hemmung hinausgehender Therapieansatz stellen die ACE-NEP- Inhibitoren dar, die neben dem ACE auch die neutrale Endopeptidase (NEP) inhibieren. Dies führt lokal zu einer noch stärkeren Bradykininerhöhung als bei alleiniger ACE-Hemmung, bedingt durch die Hemmung der NEP, die ebenfalls wie das ACE, Bradykinin zu inaktiven Bruchstücken abbaut. Somit stellt sich die Frage, inwieweit ACE-NEP-Inhibitoren zusätzliche protektive Effekte in Herz, Gefäß und in der Niere gegenüber reinen ACE-Inhibitoren besitzen, und ob dies von therapeutischer Relevanz sein könnte.
Aus diesem Grund sollten in einem relevanten Tiermodell der essentiellen Hypertonie die Effekte eines reinen ACE-Inhibitors (Ramipril) und eines dualen ACE-NEP- Inihibitors (AVE 7688) untersucht und beide miteinander verglichen werden. Als Tiermodell wurde die spontan hypertensive Ratte (SHR) eingesetzt (siehe Abb. 8). Dieses Tiermodell weist im Laufe des Lebens folgende klinisch relevante Erkrankungen auf:
1. Essentielle Hypertonie: SHR entwickeln ab dem 3. Lebensmonat eine essentielle Hypertonie, die der essentiellen Hypertonie des Menschen nahe kommt (TRIPPODO u.
FROHLICH 1981) und einem „low-Renin-Hypertonie-Modell“ entspricht.
2. Endotheliale Dysfunktion: Die SHR entwickeln ab dem 9. Lebensmonat eine endotheliale Dysfunktio n, die vorwiegend auf eine dysfunktionelle ecNOS Aktivität zurückzuführen ist und sich in einer Imbalance zwischen Superoxidanionen-Bildung und Stickstoffmonoxid- Bildung äußert (WIEMER et al. 1997).
3. Niereninsuffizienz: Im Alter bedingen die Hypertonie und die ED bei den SHR einen weiteren Endorganschaden, nämlich die Niereninsuffizienz („ESRD=End-Stage-Renal- Disease“) (FROHLICH 2001).
4. Dekompensierte Herzinsuffizienz: Über eine zunächst kompensierte Herzinsuffizienz, die mit einer Herzhypertrophie einhergeht, entwickelt sich bei diesen Tieren im Alter von ca. 19 Monaten eine dekompensierte Herzinsuffizienz, an der unbehandelte Tiere in der Regel zwischen dem 15.-22. Lebensmonat versterben (LINZ et al. 1997, 1999b).
Die Todesursache der Tiere ist Herz-Kreislauf-Versagen durch chronische Herzinsuffizienz und Mikroinfarkte im Herzen, die über Bildung von kreisenden Erregungen (Re-entries) letal in Kammerflimmern münden.
In dieser Arbeit sollen folgende Fragen beantwortet werden:
• Welchen Einfluss hat eine Intervention im RAAS mit Ramipril und AVE 7688 im Hinblick auf Mortalität, Hypertonie, Herz-, Gefäß- und Nierenfunktion:
1. Wird die dekompensierte Herzinsuffizienz und dadurch bedingt der frühe Tod der Tiere durch eine ab dem 15. Lebensmonat einsetzende, chronische Behandlung von AVE 7688 bzw. Ramipril unterschiedlich beeinflusst ? und ist durch die Behandlung mit Ramipril und AVE 7688 eine Verbesserung der Herzfunktion erkennbar?
2. Verbessert sich die Hypertonie unter Ramipril- und AVE 7688 Behandlung ? Und wenn ja, gibt es einen Unterschied der blutdrucksenkenden Wirkung in den beiden behandelten Gruppen ?
3. Gibt es eine Verbesserung hinsichtlich der Endothelfunktion der isolierten Aorten der mit Ramipril- und AVE 7688 behandelten Tiere ? und besteht durch die Behandlung mit Ramipril und AVE 7688 eine verbesserte Korrelation zwischen dem NO-O2¯
-Verhältnis (zugunsten NO) in den thorakalen Aorten (als im Vergleich zu der unbehandelten Placebo-Gruppe) ? 4. Kommt es durch die Behandlung mit Ramipril und AVE 7688 zu einer
Verbesserung von morphologischen und funktionellen Nierenparametern ?
• Ist die positive Wirkung von Ramipril auf die hypertoniebedingte endotheliale Dysfunktion sowie der Nieren- und Herzinsuffizienz im SHR-Modell reproduzierbar ?
• Ist der ACE-NEP-Inhibitor AVE 7688 vergleichbar wirksam wie Ramipril oder zeigt der Vasopeptidasehemmer eine überlegene Wirkung im SHR-Modell ?
III Material und Methoden
III.1 Versuchstiere
Zur Studienrealisierung wurden 139 spontan hypertensive Ratten (SHR, Versuchstierzucht Møllegaard/Dänemark) mit einem Alter von 15 Monaten und einem Körpergewicht von 300–
350g eingesetzt. Alle Untersuchungen wurden unter Beachtung des Deutschen Tierschutzgesetzes durchgeführt (Anzeigennummer: H1-4a/46, Regierungspräsidium Darmstadt).
III.2 Tierhaltung
Die Haltung erfolgte (mit je 2-3 Tieren pro Käfig) auf Standardeinstreu für Labortiere in normierten Makrolonkäfigen der Größe 4 mit Hochdeckeln. Die Stallungen unterlagen einem Lichtregime mit je zwölf Stunden künstlichem Licht (400 Lux) ab 6.00 Uhr morgens und Dunkelheit ab 18.00 Uhr abends. Die Raumtemperatur betrug 20°C (± 1°C) bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 (± 5)%.
III.3 Tierfütterung
Futter und Wasser wurden ad libitum zur Verfügung gestellt und deren Aufnahme regelmäßig kontrolliert. Bei dem pelletierten Futter handelte es sich um ein standardisiertes Ratten- und Mäuse Alleinfuttermittel der Fa. Altromin GmbH (Lage, Artikelnummer 1324).
Sowohl Ramipril (Dosis von 1mg/kg/d) als auch AVE 7688 (Dosis von 30mg/kg/d) wurden in entsprechender Menge (0,020% bzw. 0,068%) in das Futter eingemischt und via Kaltpressmethode in Pellets gepresst. Bei diesen prozentualen Arzneistoffeinmischungen ins Futter geht man von einer täglichen Futteraufnahme von 5% des Tierkörpergewichtes aus.
III.4 Studiendesign
Die durchgeführte Studie wurde analog zu Studien von LINZ et al. (1997, 1999b) mit dem ACE-Hemmer geplant und durchgeführt. Eine detaillierte Versuchsbeschreibung erfolgt weiter unten. In Kürze: SHR wurden im Alter von 15 Monaten in drei Gruppen eingeteilt und erhielten entweder Placebo, Ramipril oder AVE 7688 im Futter bis zum Studienende, das mit dem kompletten Versterben aller Tiere vorgegeben war.
