, Volume 27, Issue 7, pp 662-668

Oxidative Stress and Apoptosis in Heart Dysfunction

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Background:

Heart disease is a major cause of morbidity and mortality due to its complex pathogenesis. Myocyte cell loss through apoptosis has been reported in a variety of cardiovascular disease conditions including myocardial infarction (MI), ischemia-reperfusion injury, end-stage heart failure and adriamycin cardiomyopathy.

Potential Apoptotic Factors and Therapeutic Target: The cell biology of the apoptotic regulatory processes and the precise role of apoptosis in the development of cardiac dysfunction need to be established. The upregulation of proapoptotic proteins, like Bax (a member of the Bcl-2 family proteins), caspases and cytochrome c, with or without the downregulation of antiapoptotic proteins, including Bcl-2 (another member of the Bcl family), Akt and inhibitory apoptotic proteins (IAPs), has been documented in different cardiac disease conditions. However, mitogen-activated protein kinases (MAPKs) have been shown to be involved in both apoptosis and cell survival. Apoptosis can be blocked by inhibiting apoptotic regulatory pathways with caspase inhibitors and overexpression of Bcl-2 and Akt. More recently, increased oxidative stress has been shown to promote apoptosis, and antioxidants have been shown to inhibit this process.

Conclusion: The ability of antioxidants to inhibit these apoptotic pathways has raised the possibility of newer therapeutic treatment for various heart diseases.

Hintergrund:

Herzerkrankungen bleiben wegen ihrer komplexen Pathophysiologie eine wesentliche Ursache von Morbidität und Mortalität. Ein durch Apoptose verursachter Myozytenverlust wurde bei einer Reihe von kardiovaskulären Erkrankungen wie Myokardinfarkt, Ischämie-Reperfusionsschaden, terminale Herzinsuffizienz und Adriamycin-induzierte Kardiomyopathie beobachtet.

Potentielle apoptotische Faktoren und therapeutische Ziele: Die Zellbiologie der an einer Apoptose beteiligten Signalwege und die genaue Bedeutung der Apoptose bei der Entwicklung einer kardialen Dysfunktion bleiben aber weitgehend ungeklärt. Die Hochregulation proapoptotischer Proteine wie Bax (ein Mitglied der Bcl-2 Familie), Caspasen und Cytochrom C mit oder ohne verminderte Expression von anti-apoptotischen Protein wie Bcl-2 (ein weiteres Mitglied der Bcl-2 Familie), Akt und IAPs wurde bei einer Reihe kardiale Erkrankungen beschrieben. Mitogen-aktivierte Proteinkinasen beeinflussen die Apoptose und auch das Überleben von Zellen. Die Apoptose kann durch die Hemmung apoptotischer Signalwege mit Caspaseinhibitoren und die Überlebensexpression von Bcl-2 und Akt verhindert werden. Ein erhöhter oxidativer Stress kann die Apoptose fördern während Antioxidantien eine hemmende Wirkung haben.

Schlussfolgerung: Die Möglichkeit mit Hilfe von Antioxidantien apoptotische Prozesse zu hemmen, eröffnet neue therapeutische Ansätze für Herzerkrankungen.

Correspondence Address Pawan K. Singal, Ph.D., D.Sc., F.A.C.C., Institute of Cardiovascular Sciences, St. Boniface General Hospital Research Centre, 351 Taché Avenue, Room R3022, Winnipeg, Manitoba, Canada R2H 2A6, Phone (+1/204) 235-3416, Fax 233-6723, e-mail: pawan_singal@sbrc.ca