Rolle von Aminosäuren und genetischer Störung bei der Pathogenese von Herzinsuffizienz

Herzinsuffizienz (HF) ist ein ständig wachsendes Problem der öffentlichen Gesundheit. Derzeit sind weltweit fast 40 Millionen Menschen von Herzinsuffizienz betroffen. Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen weltweit die Todesursache Nummer eins. In entwickelten Ländern liegt die Prävalenz von Herzinsuffizienz bei etwa 1-2 % der erwachsenen Bevölkerung. In Ägypten beträgt die Prävalenz von Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion etwa 34,2 %, während Herzinsuffizienz mit reduzierter Ejektionsfraktion 65,8 % aller Fälle von Herzinsuffizienz ausmacht .

Ein breites Spektrum von Herzerkrankungen, Erbkrankheiten und Systemerkrankungen kann zu einer Herzinsuffizienz führen. Die Situation ist sogar noch komplexer, da eine Herzinsuffizienz unterschiedliche Ätiologien haben kann. Die Herzinsuffizienz selbst stellt einen letzten gemeinsamen Weg als Reaktion auf genetische und/oder Umwelteinflüsse dar. Eine eindeutige genetische Identifizierung kann die Behandlung des Patienten positiv beeinflussen und dadurch die Prognose verbessern. Darüber hinaus kann das Verständnis der Pathogenese der genetisch bedingten Herzinsuffizienz auf molekularer Ebene in Zukunft zur Entwicklung spezifischer individueller Herzinsuffizienztherapien führen.

Das menschliche Herz verwendet große Mengen an Aminosäuren (AAs) als Regulatoren sowohl des Proteinumsatzes des Myokards als auch des Energiestoffwechsels, verwendet jedoch nur wenige AAs als Substrate für die direkte Energieerzeugung Energiemangel der Kardiomyozyten. Die anabole Aktivität der Ventrikelwand wird sowohl durch einen hohen Ventrikeldruck als auch durch eine myokardiale Substratverschiebung von der Fettsäureoxidation (FAOX) zur Glukoseoxidation (GLUOX) induziert.

Verschiedene Mechanismen können möglicherweise während CHF wirken, um arterielle AAs zu beeinträchtigen, einschließlich unzureichender Protein-Energieaufnahme, übermäßiger AA-Verbrauch des Körpers, insbesondere in hypermetabolischen Zuständen, erhöhter Umbauaktivität von Herz und Lunge und schließlich der Entwicklung einer pathogenen Darmflora. Das Verständnis der arteriellen AA-Spiegel könnte hilfreich sein, um zu verstehen, ob die anabole Aktivität des Herzens und die verbleibende Energieproduktionskapazität des Herzens durch niedrige AAs bedroht sind, und kann uns außerdem ermöglichen, veränderte AAs durch Ernährung und/oder Ergänzung spezifischer freier AAs zu korrigieren.

Eine Verringerung der essentiellen AAs bei CHF-Patienten zeigt die mit der Krankheitsschwere verbundene Abnahme der arteriellen Spiegel dieser nicht-essentiellen (und essentiellen Methionin-) AAs mit dem größten Einfluss auf die Energie des Myokards, die antioxidative Kapazität und den Proteinumbau des Myokards.

Calcium-Cycling-Protein und Herzinsuffizienz Ca2+-abhängige Signalgebung ist in Kardiomyozyten stark reguliert und bestimmt die Stärke der Herzmuskelkontraktion. Der Ca2+-Kreislauf bezieht sich auf die Freisetzung und Wiederaufnahme von intrazellulärem Ca2+, das die Muskelkontraktion und -entspannung bei Herzinsuffizienz antreibt. Der Ca2+-Kreislauf wird grundlegend verändert, was zu einer beeinträchtigten Kontraktilität und tödlichen Herzrhythmusstörungen führt. Die Hauptdefekte im Ca2+-Kreislauf treten auf der Ebene des sarkoplasmatischen Retikulums (SR) auf, einer Ca2+-Speicherorganelle im Muskel. Defekte in der Regulation von Ca2+-zirkulierenden Proteinen, einschließlich des Ryanodinrezeptors 2 (RyR2), eines kardialen Ca2+-Freisetzungskanals, makromolekularer Komplexe und des sarkoplasmatischen/endoplasmatischen Retikulums Ca2+ ATPase2a (SERCA2a), tragen zur Herzinsuffizienz bei.

Die Phosphorylierung der Phosphostelle S2808 des kardialen Ryanodinrezeptors (RyR2) ist ein Kennzeichen der Herzinsuffizienz (HF) und ein kritischer Mediator der physiologischen Kampf- oder Fluchtreaktion des Herzens. Zur Stützung dieser Hypothese waren Mäuse, die sich keiner Phosphorylierung bei RyR2-S2808 (S2808A) unterziehen konnten, signifikant gegen HF geschützt und zeigten eine stumpfe Reaktion auf eine adrenerge Stimulation.