title: Assessment of the role of neutrophils in mediating left ventricular dysfunction
Creators: name: Soltani, Bahareh
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Akuter Myokardinfarkt (AMI) ist durch den Tod von Herzmuskelzellen infolge einer verlängerten Ischämie und einer reduzierten Blutversorgung gekennzeichnet. Akute und chronische Anämie sind mit einer Verschlechterung der Prognose bei AMI assoziiert. Der zugrunde liegende Mechanismus dieser schlechten Prognose nach AMI ist jedoch weitgehend unbekannt. In früheren Studien haben wir gezeigt, dass akute Anämie zu einer kompensatorischen Steigerung der Herzfunktion führt, was sich in einer erhöhten Schlagvolumenzahl (SV) und einem gesteigerten Herzzeitvolumen (CO) widerspiegelt. Darüber hinaus konnten wir nachweisen, dass die Endothelfunktion sowohl bei chronischer als auch bei akuter Anämie nach AMI bei Mäusen erheblich beeinträchtigt ist. Der Einfluss von akuter und chronischer Anämie auf die Herzfunktion, insbesondere im Zusammenhang mit der Infiltration von Immunzellen, ist nach AMI bisher wenig untersucht. Ziel dieser Dissertation ist es, die Auswirkungen von akuter und chronischer Anämie auf die Herzfunktion mit einem besonderen Fokus auf die Infiltration von Immunzellen zu untersuchen. Wir postulieren, dass sowohl akute als auch chronische Anämie mit einer Verschlechterung der Herzfunktion nach AMI assoziiert sind, was mit oxidativem Stress einhergeht, der eine verstärkte Neutrophileninfiltration fördert. Um diese Hypothese zu überprüfen, wurden etablierte Mausmodelle für akute und chronische Blutverlustanämie verwendet. Die Herzfunktion wurde mittels Echokardiographie (ECH) in der Ausgangssituation sowie 24 Stunden und 7 Tage nach Ischämie/Reperfusions-(IR)-Verletzung mit und ohne Behandlung mit dem Antioxidans N-Acetyl-Cystein (NAC) untersucht. Zusätzlich wurde die Infiltration von Immunzellen vor und nach AMI bei Mäusen mit akuter und chronischer Anämie mittels Durchflusszytometrie analysiert, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Neutrophileninfiltration lag. Immunfluoreszenzfärbungen wurden ebenfalls durchgeführt, um die Verteilung von Neutrophilen im infarktierten Myokard zu bewerten. Die ECH-Daten zeigten, dass akute Anämie 24 Stunden nach AMI zu einer signifikanten Reduktion des CO führte, ohne andere kardiale Parameter zu beeinflussen. Nach 7 Tagen war das SV bei Mäusen mit akuter Anämie signifikant erhöht, während andere Parameter unverändert blieben. Bei Mäusen mit chronischer Anämie zeigten die kardiologischen Daten 24 Stunden nach AMI eine reduzierte Herzfrequenz (HR) und ein kompensatorisch erhöhtes enddiastolisches Volumen (EDV), während andere Parameter unverändert blieben. NAC-Behandlung führte weder nach 24 Stunden noch nach 7 Tagen zu signifikanten Verbesserungen der Herzfunktion bei Mäusen mit akuter oder chronischer Anämie nach AMI. Um den Einfluss der Anämie auf die Immunzellinfiltration weiter zu bewerten, wurden Durchflusszytometrie und Immunhistochemie durchgeführt. Die Analyse der Durchflusszytometrie zeigte eine signifikante Zunahme der Neutrophilen bei Mäusen mit akuter Anämie. Im Gegensatz dazu zeigten Mäuse mit chronischer Anämie ohne IR sowie Mäuse mit akuter und chronischer Anämie mit IR keine signifikanten Veränderungen der myokardialen Immunzellpopulationen, einschließlich Leukozyten, Monozyten, Neutrophilen, T-Zellen, B-Zellen und NK-Zellen. Zusammenfassend waren Ly6G⁺-Neutrophile bei Mäusen mit akuter Anämie vermehrt, was auf einen möglichen Zusammenhang zwischen akuter Anämie und durch Neutrophile vermitteltem oxidativem Stress hinweist. Insgesamt zeigen diese Daten, dass akute Anämie mit einer Verschlechterung der Herzfunktion nach der akuten Phase des AMI verbunden ist, während chronische Anämie mit kompensatorischen Veränderungen der Herzfunktion einhergeht. Oxidativen Stress fördernde Neutrophile infiltrieren spezifisch das Myokard bei Mäusen mit akuter Anämie.
description: Acute myocardial infarction (AMI) is characterized by cardiac cell death resulting from prolonged ischemia and reduced blood flow. Acute and chronic anemia are associated with worse outcomes in AMI. However, the underlying mechanism for poor prognosis after AMI remains largely unknown. Previously, we showed that acute anemia leads to a compensatory increased in heart function, evidenced by increased stroke volume (SV) and cardiac output (CO). Additionally, we demonstrated that endothelial function is critically affected in both chronic and acute anemia after AMI in mice. The effect of acute and chronic anemia on heart function, particularly in relation to immune cell infiltration, remains poorly investigated after AMI. This thesis aims to examine the impact of both acute and chronic anemia on heart function, with a specific focus on immune cell infiltration. We hypothesize that both acute and chronic anemia are associated with worsening heart function after AMI, which is further linked to oxidative stress promoting neutrophil infiltration. To test this hypothesis, established mouse models of acute and chronic blood loss anemia were used. Cardiac function was assessed using echocardiography (ECH) at baseline, 24 hours, and 7 days post-ischemia/reperfusion (IR) injury, with and without antioxidant N-Acetyl-Cysteine (NAC) treatment. Additionally, immune cell infiltration was analyzed using flow cytometry before and after AMI in both acute and chronic anemic mice, with a focus on neutrophil infiltration. Immunofluorescence staining was also performed to assess neutrophil distribution within the infarcted myocardium. ECH data demonstrated that acute anemia resulted in a significant reduction in CO at 24 hours post-AMI, without affecting other cardiac parameters. At 7 days post-AMI, SV was significantly increased in acute anemic mice, while other parameters remained unchanged. In chronic anemic mice, cardiac function data revealed a reduced heart rate (HR) and compensatory increased end-diastolic volume (EDV) 24 hours post-AMI, with no other parameters affected. Notably, NAC treatment did not lead to significant improvements in cardiac function in acute and chronic anemic mice 24 hours of 7 days post-AMI. To further evaluate the impact of anemia on immune cell infiltration, flow cytometry and immunohistochemistry were performed. Flow cytometry analysis revealed a significant increase in neutrophil abundance in acute anemic mice. In contrast, chronic anemic mice without IR, as well as acute and chronic anemic mice with IR, showed no significant changes in myocardial immune cell populations, including leucocytes, monocytes, neutrophils, T cells, B cells, and NK cells. In conclusion, Ly6G⁺ neutrophils were increased in acute anemic mice, highlighting a potential link between acute anemia, neutrophil mediated oxidative stress. Altogether, this data concludes that acute anemia is associated with worsening cardiac function after the acute phase of AMI, whereas chronic anemia is associated with compensatory changes in heart function. Oxidative stress-promoting neutrophils are specifically infiltrated in the myocardium of acute anemic mice.