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Background The cardiac nitric oxide and endothelin-1 (ET-1) systems are closely linked and play a critical role in cardiac physiology. The balance between both systems is often disturbed in cardiovascular diseases. To define the cardiac effect of excessive ET-1 in a status of nitric oxide deficiency, we compared left ventricular function and morphology in wild-type mice, ET-1 transgenic (ET+/+) mice, endothelial nitric oxide synthase knockout (eNOS(-/-)) mice, and ET(+/+)eNOS(-/-) mice.
Methods and results eNOS(-/-) and ET(+/+)eNOS(-/-) mice developed high blood pressure compared with wild-type and ET+/+ mice. Left ventricular catheterization showed that eNOS(-/-) mice, but not ET(+/+)eNOS(-/-), developed diastolic dysfunction characterized by increased end-diastolic pressure and relaxation constant tau. To elucidate the causal molecular mechanisms driving the rescue of diastolic function in ET(+/+)eNOS(-/-) mice, the cardiac proteome was analyzed. Two-dimensional gel electrophoresis coupled to mass spectrometry offers an appropriate hypothesis-free approach. ET-1 overexpression on an eNOS(-/-) background led to an elevated abundance and change in posttranslational state of antioxidant enzymes (e. g., peroxiredoxin-6, glutathione S-transferase mu 2, and heat shock protein beta 7). In contrast to ET(+/+)eNOS(-/-) mice, eNOS(-/-) mice showed an elevated abundance of proteins responsible for sarcomere disassembly (e. g., cofilin-1 and cofilin-2). In ET(+/+)eNOS(-/-) mice, glycolysis was favored at the expense of fatty acid oxidation.
Conclusion eNOS(-/-) mice developed diastolic dysfunction; this was rescued by ET-1 transgenic overexpression. This study furthermore suggests that cardiac ET-1 overexpression in case of eNOS deficiency causes specifically the regulation of proteins playing a role in oxidative stress, myocytes contractility, and energy metabolism.
Homocystein (tHcy) gilt als unabhängiger kardiovaskulärer Risikofaktor und korreliert eng mit einer endothelialen Dysfunktion, welche nichtinvasiv mittels der flussinduzierten Vasodilatation (FMD) messbar ist. Experimentelle Hyperhomocysteinämie ist mit einer reduzierten Bioverfügbarkeit von endothelialen Stickstoffmonoxid (NO) bei gleichzeitig erhöhten Spiegeln des kompetetiven Inhibitors der NO-Biosynthese asymmetrisches Dimethylarginin (ADMA) assoziiert. In-vivo senkt eine Östrogenbehandlung neben tHcy auch die ADMA-Spiegel und verbessert signifikant die Endothelfunktion. Hinsichtlich ihrer Wirkung als selektive Östrogenrezeptormodulatoren wird angenommen, dass Phytoöstrogene, speziell Sojaisoflavone, ähnliche Effekte hervorrufen. Innerhalb einer europäischen, multizentrischen, doppelblinden Interventionsstudie an 89 gesunden, postmenopausalen Frauen wurde der Einfluss von Sojaisoflavonen auf den Homocysteinmetabolismus, den Blutdruck und die in-vivo Endothelfunktion untersucht. Die cross-over Studie umfasste zwei achtwöchige Interventionsperioden, die von einer gleichlangen Wash-out-Phase unterbrochen waren. Die Zuteilung zum Isoflavon- (50 mg/d) oder Plazeboregime für die erste Interventionsphase erfolgte randomisiert. Endpunkterhebungen fanden jeweils in den Wochen 0 und 8 der Interventionsperioden statt. Die renale Ausscheidung von Genistein, Daidzein und Equol war während der Isoflavonintervention signifikant erhöht (P>0,001). Die Phyoöstrogene hatten weder einen Effekt auf die tHcy-Konzentration (P=0,286), noch auf ADMA, Erythrozytenfolat und Vitamin B-12 (P>0,05) im Plasma. Während die Summe aus Nitrat und Nitrit (NOx), welche die NO-Bioverfügbarkeit reflektiert, im Verlaufe der Plazebobehandlung abfiel, wurde ein leichter Anstieg bei der Isoflavonsupplementation beobachtet (Delta Wo8-Wo0: -2,60 [-8,75; 2,25] vs. 1,00 [-6,65; 7,85] µmol/L P<0,001), was zu einem signifikanten Behandlungseffekt führte. Weiterhin wurde eine positive Korrelation zwischen ADMA und Vitamin B-12 gefunden (R=0,252; P=0,018). Die flussinduzierte Vasodilatation (P=0,716), ein Maß für die Endothelfunktion, blieb durch die Isoflavonbehandlung unbeeinflusst, obwohl sich diese über die Zeit insgesamt verbesserte (P>0,001). Bis auf einen marginalen Anstieg des systolischen Wertes (P=0,032) im Vergleich zur Plazebobehandlung blieb der Blutdruck während der Isoflavonintervention unverändert. Im Gegensatz zu Östrogen übten Sojaisoflavone weder einen Einfluss auf die in-vivo Endothelfunktion noch auf die traditionellen und neuen kardiovaskulären Risikofaktoren den Blutdruck, tHcy und ADMA aus. Demzufolge ist der gesundheitliche Nutzen isolierter Isoflavone hinsichtlich einer Prävention hormonmangelbedingter Erkrankungen in gesunden postmenopausalen Frauen fraglich.