Ändert sich die Na⁺Ca²⁺-Exchanger-Expression im Endomyokard von Patienten mit chronischen Herzklappenfehlern parallel zur Störung der myokardialen Pumpfunktion?

Summary

Background: Na⁺-Ca²⁺ exchanger (EXCH) is an important regulator of intracellular calcium homeostasis. To maintain a normal intracellular Ca²⁺ concentration, EXCH expression may be upregulated before the onset of end-stage heart failure. We tested for a correlation between the EXCH transcription level and the degree of myocardial dysfunction as well as the suitability of EXCH transcription as a molecular marker for early detection of a transition from adequate to inadequate myocardial adaptation to chronic pressure and/or volume overload in valvular heart disease (VHD).¶   Methods: The level of EXCH transcription was analyzed in myocardial biopsies from eleven patients with aortic stenosis (AS), five with aortic regurgitation (AR) and six with primary mitral regurgitation (MR) of different hemodynamic severity and myocardial impairment using the quantitative rt-PCR technique. In addition, endomyocardial tissue from thirteen explanted hearts with end-stage heart failure and biopsies from seven individuals without heart disease were investigated.¶   Results: The mean level of EXCH transcription in patients with AS was: 1.8±1.4amol/ng total RNA, with AR: 1.9±0.8amol/ng and with MR: 2.2±+2.1 amol/ng. This was not from different controls (2.6±1.2 amol/ng total RNA). However, in myocardium from end-stage heart failure, EXCH transcription was increased fourfold amounting to 8.9±1.9amol/ng total RNA. No difference in the EXCH transcription was found in VHD with respect to the degree of myocardial dysfunction: cardiac index (CI) >3.5l/min/m² (EXCH 1.4±1.1amol/ng total RNA); CI 3.5–2.4 (EXCH 2.5±1.8); CI <2.4 (EXCH 1.8±1.0); EF-angio >50% (EXCH 1.9±1.8); EF-angio ≤50% (EXCH 1.9±0.9); EF-RNV >50% (EXCH 2.4±1.8), EF-RNV ≤50% (EXCH 1.7±1.0).¶   Conclusion: Myocardial EXCH transcription does not change parallel to the degree of myocardial dysfunction in VHD. Consequently, myocardial EXCH transcription does not appear to be suitable as a parameter indicating the transition from adequate to inadequate myocardial adaptation to chronic volume and/or pressure overload.

Zusammenfassung

Fragestellung: Veränderungen der Na⁺Ca²⁺-Exchanger (EXCH)-Expression werden als Ausdruck einer gestörten Calciumhomöostase angesehen. Da sich diastolische und systolische Funktionsstörungen lange vor Manifestation einer terminalen Herzinsuffizienz einstellen, untersuchten wir bei 22 Patienten mit chronischen Herzklappenfehlern (HKF), in welchem Stadium der myokardialen Funktionsstörung eine Hochregulation des EXCH erfolgt und ob diese ggf. frühzeitig eine Erschöpfung der myokardialen Adaptationsmechanismen an chronische Druck- und/oder Volumenbelastung anzeigt.¶   Methoden: Mittels quantitativer RT-PCR wurde die Transkriptionshöhe des EXCH in endomyokardialen Biopsien von 11 Patienten mit Aortenstenosen (AS), 5 mit Aorteninsuffizienzen (AI) und 6 mit primären Mitralinsuffizienzen (MI) unterschiedlicher hämodynamischer Schweregrade bestimmt. Zusätzlich wurde endomyokardiales Gewebe von 13 explantierten, terminal insufffizienten Herzen untersucht. Als Kontrollgruppe diente endomyokardiales Gewebe von sieben Individuen bei denen letztlich eine Herzerkrankung ausgeschlossen werden konnte.¶   Ergebnisse: Die Menge an EXCH mRNA betrug im Myokard der Kontrollgruppe 2,6±1,2amol/ng totaler RNA und unterschied sich nicht von der Menge an EXCH mRNA bei AS (1,8±1,4amol/ng totaler RNA), AI (1,9±0,8amol/ng) oder MI (2,2±2,1amol/ng). Im Myokard explantierter terminal insuffizienter Herzen fand sich dagegen eine deutlich erhöhte Menge an EXCH mRNA (8,9±1,9amol/ng).¶Zwischen der EXCH-Transkription und dem Schweregrad des Vitiums oder der konsekutiven Einschränkung der linksventrikulären Pumpfunktion bestand kein Zusammenhang: Cardiac Index (CI) >3,5l/min/m² (EXCH 1,4±1,1amol/ng totaler RNA); CI 3,5–2,4 (EXCH 2,5±1,8); CI <2,4 (EXCH 1,8±1,0); EF-angio >50% (EXCH 1,9±1,8), EF-angio ≤50% (EXCH 1,9±0,9); EF-RNV >50% (EXCH 2,4±1,8), EF-RNV ≤50% (EXCH 1,7±1,0).¶   Schlussfolgerung: Die myokardialen EXCH-Transkriptionsmengen ändern sich bei HKF nicht parallel zur Ausbildung einer myokardialen Pumpfunktionsstörung. EXCH scheint daher nicht geeignet, eine beginnende Erschöpfung der myokardialen Adaptation an chronische Volumen- und/oder Druckbelastungen zu detektieren.