Andreas – Wolfgang Bonz
Dr. med.
Das Kontraktionsverhalten des isolierten Papillarmuskels des Menschen bei
unterschiedlichen Mitralklappenvitien: Untersuchungen an gehäuteten und intakten
Muskelfaserpräparaten
Geboren am 11.05.1969 in Freiburg / Breisgau
Reifeprüfung am 04.05.1988 in Böblingen
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom WS 1988/1989 bis SS 1995
Physikum am 31. August 1990 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium an der Universität Heidelberg
Praktisches Jahr an der Universität Heidelberg
Staatsexamen am 18.05.1995 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Chirurgie
Doktorvater: Privatdozent Dr. C.F. Vahl
Bei Störungen der Ventilfunktion der Mitralklappe des Herzens kommt es zu
unterschiedlichen hämodynamischen Belastungen des linken Ventrikels. Funktionelle
Untersuchungen linksventrikulären Gewebes lagen bei Mitralklappenfehlern des Menschen
bisher nicht vor. In der vorliegenden Arbeit wurde das Kontraktionsverhalten und der
intrazelluläre Calciummetabolismus isolierter linksventrikulärer menschlicher
Papillarmuskelfasern verschiedener Mitralklappenvitien (Mitralklappenstenose,
Mitralklappeninsuffizienz, kombiniertes Mitralklappenvitium) am Modell der isolierten,
mittels Triton - X 100 “gehäuteten“ (demembranisierten) Papillarmuskelfaser, und am Modell
der intakten Papillarmuskelfaser durchgeführt. Die Analyse des intrazellulären
Calciumtransienten mittels des Lumineszenzfarbstoffes Fura- 2 /AM erfolgte am Modell der
intakten Papillarmuskelfaser, die Methodik hierfür wurde neu entwickelt.
Die Ergebnisse zeigen, daß sich linksventrikuläres Myokard von Patienten mit
Mitralklappenstenosen sowohl anhand kontraktiler Eigenschaften als auch anhand des
intrazellulären Calciumtransienten eindeutig von linksventrikulärem Myokard der Patienten
mit Mitralklappeninsuffizienzen unterscheidet:
I.) Modell der demembranisierten (“gehäuteten“) Muskelfaser:
Obwohl keine Unterschiede auf der myokardialen Ebene bezüglich der Calciumsensitivität,
Kraftentwicklung und der Querbrückenzyklusgeschwindigkeit festgestellt werden konnte,
waren sowohl die Verkürzungsfähigkeit als auch die Verkürzungsgeschwindigkeit von
Papillarmuskelfasern von Patienten mit Mitralklappeninsuffizienzen im Vergleich zu
Papillarmuskelfasern bei Vorliegen einer Mitralklappenstenose signifikant reduziert.
II.) Modell der intakten Muskelfaser:
Bei der Analyse der Kraft - Frequenz - Beziehung (KFB) zeigten Papillarmuskelfasern von
Patienten mit einer Mitralklappeninsuffizienz eine invertierte KFB, was in einer Abnahme der
aktiv entwickelten Kontraktionskraft bereits bei Stimulationsfrequenzen über 60 Stimuli pro
Minute zum Ausdruck kam. Bei Papillarmuskelfasern von Patienten mit einer
Mitralklappenstenose war die KFB hingegen regelrecht (Anstieg der aktiven
Kraftentwicklung bis zu Stimulationsfrequenzen von 150 pro Minute).
Die bereits am Modell der demembranisierten Muskelfaser gezeigte Einschränkung der
Verkürzungseigenschaften des linksventrikulären Myokards von Patienten mit der Diagnose
einer Mitralklappeninsuffizienz wurde auch am Modell der intakten Papillarmuskelfaser
bestätigt. Hier zeigte sich ebenfalls eine signifikante Reduktion der
Verkürzungsgeschwindigkeit als auch der Verkürzungsfähigkeit bei Papillarmuskelfasern von
Patienten mit der Diagnose einer Mitralklappeninsuffizienz verglichen mit
Papillarmuskelfasern von Patienten mit einer Mitralklappenstenose.
III) Analyse des intrazellulären Calciumtransienten:
Die Analyse des intrazellulären Calciumtransienten (ICT) erbrachte eine vitienspezifische,
nachlastabhängige Modulation des ICT. Eine Vergrößerung der Amplitude, ein verlängertes
Plateau, als auch eine verzögerte diastolische Elimination des intrazellulären Calciums bei
Verkürzung bei Papillarmuskelfasern von Patienten mit Mitralklappeninsuffizienzen im
Vergleich zu Papillarmuskelfasern von Patienten mit Mitralklappenstenosen sind erstmals
gefundene, signifikante Unterschiede. Unter isometrischen Bedingungen ist anhand des
Calciumtransienten zwischen beiden Gruppen kein Unterschied zu erkennen.
Aus den Ergebnissen folgt, daß zwischen linksventrikulärem Myokard von Patienten mit der
Diagnose einer Mitralklappeninsuffizienz oder der Diagnose einer Mitralklappenstenose
gleichen klinischen Schweregrades (NYHA-Klassifikation) bereits zum Operationszeitpunkt
charakteristische Unterschiede bestehen, die in einem eingeschränkten Verkürzungsverhalten,
einer veränderten Kraft-Frequenz-Beziehung und in einem alterierten intrazellulären
Calciumstoffwechsel in linksventrikulärem Myokard von Mitralklappeninsuffizienzen zum
Ausdruck kommen. Es bleibt weiter aufzuklären, inwieweit die gezeigten Veränderungen bei
der Mitralklappeninsuffizienz, die aus einer Volumenüberlastung des linken Ventrikels
resultieren, als irreversibel zu betrachten sind, oder ob es sich dabei um reversible Phänomene
handelt. Die Beantwortung dieser Frage kann für die weitere Behandlungsstrategie und die
Wahl des Operationszeitpunktes der Patienten von großer Bedeutung sein.
