Sydämen hypertrofian ja kroonisen vajaatoiminnan farmakologinen hoito

Sydämen krooninen vajaatoiminta on merkittävä maailmanlaajuinen ongelma. Se on erilaisten sydän- ja verisuonisairauksien aiheuttama monimuotoinen oireyhtymä. Sydämen vasemman kammion hypertrofia eli sydämen seinämien paksuuntuminen on yksi keskeinen tekijä, joka voi olla sydämen vajaatoiminnan taustalla. Kohonnut verenpaine on yleisin syy, joka johtaa sydänlihaksen paksuuntumiseen. Tämä johtaa sydämen pumppaustoiminnan häiriintymiseen, erilaisten neurohormonaalisten mekanismien aktivaatioon ja edelleen sydämen vajaatoimintaan. Sydämen vajaatoiminnan neurohormonaalisista mekanismeista tärkeimmät ovat reniini-angiotensiini-aldosteroni-järjestelmän ja sympaattisen hermoston aktivaatio, sydämen rakenteiden uudelleenmuovautuminen, sydänlihassolujen apoptoosi ja systeeminen tulehdustila. Sydämen hypertrofiaa ja sen syntymistä pyritään estämään kohonneen verenpaineen lääkehoidolla. Reniini-angiotensiini-aldosteronijärjestelmällä on keskeinen merkitys sydämen vajaatoiminnassa. Sydämen vajaatoiminnan ennusteeseen vaikuttavista lääkeaineista angiotensiinikonvertasin estäjät (ACEestäjät) ovat säilyttäneet johtoasemansa jo vuosikymmenten ajan. Angiotensiinireseptoreiden salpaajien (AT1-salpaajien) odotettiin syrjäyttävän ACE-estäjät sydämen vajaatoiminnan hoidossa, mutta toistaiseksi niitä pidetään vain vaihtoehtoisina lääkkeinä. Sympaattisen hermoston aktivaatiota vähentävät β-salpaajat ovat vakiinnuttaneet asemansa toiseksi tärkeimpänä lääkeryhmänä. Diureetit ovat paljon käytetty lääkeaineryhmä sydämen vajaatoiminnan hoidossa, mutta niistä ainoastaan aldosteroniantagonisteilla on tutkitusti ennustetta parantavaa vaikutusta. Kroonisen vajaatoiminnan hoidossa käytetään edelleen myös digoksiinia. Tulevaisuudessa sydämen vajaatoiminnan ennusteeseen vaikuttavia lääkeaineita voivat olla reniinin estäjät, neutraaliendopeptidaasin estäjät, vasopressiinin antagonistit tai inflammatroisiin sytokiineihin vaikuttavat molekyylit. Erikoistyön kokeellisessa osiossa tarkoituksena oli tutkia sydämen hypertrofian kehittymistä vatsa-aortta kuristetuilla rotilla ja kalsiumherkistäjä levosimendaanin sekä AT1-salpaaja valsartaanin vaikutuksia hypertrofian kehittymiseen. Kokeellisessa osiossa arvioitiin myös sydämen hypertrofian ja vajaatoiminnan jyrsijämallina käytetyn vatsa-aortan kuristuksen (koarktaation) toimivuutta ja vaikutuksia ultraäänen avulla määritettyihin kardiovaskulaarisiin parametreihin. Vatsa-aortta kuristettiin munuaisvaltimoiden yläpuolelta. Kuristus saa aikaan verenpaineen kohoamisen ja sydämen työtaakan lisääntymisen. Pitkittyessään tila johtaa sydänlihaksen hypertrofiaan ja vajaatoimintaan. 64 eläintä jaettiin ryhmiin, siten että jokaiseen ryhmään tuli kahdeksan eläintä. Ryhmistä kolmelle annettiin lääkeaineena levosimendaania kolmella eri päiväannoksella (0,01 mg/kg; 0,10 mg/kg; 1,00 mg/kg) ja kolmelle valsartaania kolmella eri päiväannoksella (0,10 mg/kg; 1,00 mg/kg; 10,00 mg/kg) juomaveden mukana. Lääkitys aloitettiin leikkauksen jälkeen ja jatkettiin kahdeksan viikon ajan. Kardiovaskulaariset parametrit, kuten isovolumetrinen relaksaatioaika (IVRT), vasemman kammion läpimitta systolessa ja diastolessa sekä seinämäpaksuudet, ejektiofraktio (EF), supistuvuusosuus (FS), minuuttitilavuus (CO) ja iskutilavuus (SV) määritettiin kahdeksan viikon kuluttua leikkauksesta ultraäänitutkimuksen avulla. Lisäksi määritettiin eläinten sydämen paino suhteessa ruumiin painoon. Tuloksia verrattiin ilman lääkehoitoa olleeseen koarktaatioryhmään. Eläinmallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla koarktaatioryhmän tuloksia sham-operoidun ryhmän tuloksiin. Levosimendaanilla havaittiin työssä sydämen systolista toimintaa parantava vaikutus. Tämä näkyi tendenssinä parantaa ejektiofraktioita ja vasemman kammion supistuvuusosuuksia. Sydämen diastoliseen toimintaan ei kummallakaan lääkeaineella ollut merkittävää vaikutusta. Diastolista toimintaa arvioitiin isovolumetrisen relaksaatioajan muutoksilla. Sydämen hypertrofian kehittymiseen ei kummallakaan lääkeaineella ollut merkittävää vaikutusta. Eläinmallin todettiin mallintavan hyvin sydämen hypetrofiaa ihmisellä, mutta ei niinkään sydämen vajaatoimintaa.

Moonlighting Proteins of Lactobacillus crispatus : Extracellular Localization, Cell Wall Anchoring and Interactions with the Host

Moonlighting functions have been described for several proteins previously thought to localize exclusively in the cytoplasm of bacterial or eukaryotic cells. Moonlighting proteins usually perform conserved functions, e. g. in glycolysis or as chaperonins, and their traditional and moonlighting function(s) usually localize to different cell compartments. The most characterized moonlighting proteins in Grampositive bacteria are the glycolytic enzymes enolase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), which function in bacteria-host interactions, e. g. as adhesins or plasminogen receptors. Research on bacterial moonlighting proteins has focused on Gram-positive bacterial pathogens, where many of their functions have been associated with bacterial virulence. In this thesis work I show that also species of the genus Lactobacillus have moonlighting proteins that carry out functions earlier associated with bacterial virulence only. I identified enolase, GAPDH, glutamine synthetase (GS), and glucose-6-phosphate isomerase (GPI) as moonlighting proteins of Lactobacillus crispatus strain ST1 and demonstrated that they are associated with cell surface and easily released from the cell surface into incubation buffer. I also showed that these lactobacillar proteins moonlight either as adhesins with affinity for basement membrane and extracellular matrix proteins or as plasminogen receptors. The mechanisms of surface translocation and anchoring of bacterial moonlighting proteins have remained enigmatic. In this work, the surface localization of enolase, GAPDH, GS and GPI was shown to depend on environmental factors. The members of the genus Lactobacillus are fermentative organisms that lower the ambient pH by producing lactic acid. At acidic pH enolase, GAPDH, GS and GPI were associated with the cell surface, whereas at neutral pH they were released into the buffer. The release did not involve de novo protein synthesis. I showed that purified recombinant His6-enolase, His6-GAPDH, His6-GS and His6-GPI reassociate with cell wall and bind in vitro to lipoteichoic acids at acidic pH. The in-vitro binding of these proteins localizes to cell division septa and cell poles. I also show that the release of moonlighting proteins is enhanced in the presence of cathelicidin LL- 37, which is an antimicrobial peptide and a central part of the innate immunity defence. I found that the LL-37-induced detachment of moonlighting proteins from cell surface is associated with cell wall permeabilization by LL-37. The results in this thesis work are compatible with the hypothesis that the moonlighting proteins of L. crispatus associate to the cell wall via electrostatic or ionic interactions and that they are released into surroundings in stress conditions. Their surface translocation is, at least in part, a result from their release from dead or permeabilized cells and subsequent reassociation onto the cell wall. The results of this thesis show that lactobacillar cells rapidly change their surface architecture in response to environmental factors and that these changes influence bacterial interactions with the host.