Epikardiales Fett als Ursache der kardialen Dysfunktion im Diabetes? Das Meerschweinchenherz als experimentelles Modell

Es gibt Hinweise darauf, dass epikardiales Fett (Epi) ähnliche Eigenschaften wie abdominales Fett aufweist und in der Lage ist, pro-inflammatorische Zytokine und Fettsäuren in die koronare Strombahn freizusetzen. Damit wäre eine ähnlich direkte Interaktion zwischen Epi und dem Herz als Zielorgan möglich, wie sie für das abdominale Fett und die Leber diskutiert wird. Unsere Hypothese geht deshalb davon aus, dass Diabetes Typ 2 und andere Insulin-resistenten Zustände das Muster und die Menge der Sekretionsprodukte (Zytokine, Fettsäuren) des Epi modifizieren und dadurch zur Entwicklung von Insulinresistenz im Herzen, zur kardialen Dysfunktion und zum im Diabetes erhöhten kardialen Risiko beitragen.

Ein geeignetes experimentelles Modell um die spezifischen Wechselwirkungen zwischen Epi und dem Herzen zu untersuchen, wurde bisher nicht beschrieben. Bekannt ist aber, dass es im Meerschweinchen ähnlich wie bei Mensch und Affe zur Anreicherung von Epi in Abhängigkeit von Ernährung und Alter kommt.

Um die Eignung des Meerschweinchenherzens als Model zu untersuchen, wurden in einem ersten Ansatz die Freisetzung und Synthese von Zytokinen durch Epi im Vergleich zu subkutanem Fett (Sc) mit einer Array Technik untersucht. Beide Gewebe synthetisieren ein breites Spektrum an pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen (>50). Im Epi überwiegen Leptin, Eotaxin 3, Fraktalkalin, BDNF, IL1a, MDC, IGFBP1, 2 und 4, FAS, TIMP 2, Adiponektin, Angiopoietin 2, GCSF und bFGF. Abhängig vom Alter und der Menge an EPi wird nicht nur eine vermehrte Freisetzung von Zytokinen beobachtet, sondern das Spektrum der sezernierten Zytokine verschiebt sich pro-inflammatorisch.

Morphologisch liegt ein hoher Anteil von Epi dem Myokard auf; ein wesentlicher Anteil durchzieht aber auch die epikardialen Muskelschichten, die dadurch eine aufgelockerte Schichtung erfahren. Zusätzlich akkumuliert ein erheblicher Teil entlang der großen Gefäße und an der Herzspitze. Mit der Zunahme an Epi sind das flächenartige Auftreten von perivaskulärem und interstitiellem Kollagen und die vermehrte Ablagerung von Grundsubstanz (Vorstufe zur Kollagenablagerung) assoziiert. Die Muskelzelle und die Zellen des parasympathischen Nervensystems erscheinen demgegenüber unauffällig. Die morphologischen Veränderungen legen nahe, dass es in Abhängigkeit von der Menge an Epi zur Beeinträchtigung der myokardialen Struktur kommt und Defekte der diastolischen Dysfunktion und beim venösen Abfluss auftreten.

Trotz der morphologischen Unauffälligkeit weist der Herzmuskel biochemisch charakteristische Auffälligkeiten auf: mit zunehmendem Epi und Alter werden die 12-Lipoxygenase, Calreticulin, der Glucosetransporter 4 sowie PPARa down-reguliert. Diese Veränderungen stellen erste Hinweise auf die Entwicklung von Störungen des Glucosestoffwechsels und der Calcium-Homöostase dar.