Role of inflammation and extracellular matrix remodelling in dogs with cardiac and systemic diseases

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-9393-7
Title: Role of inflammation and extracellular matrix remodelling in dogs with cardiac and systemic diseases
Author: Fonfara, Sonja
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Veterinary Medicine
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2013-12-16
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-9393-7
http://hdl.handle.net/10138/41118
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: ROLE OF INFLAMMATION AND EXTRACELLULAR MATRIX REMODELLING IN DOGS WITH CARDIAC AND SYSTEMIC DISEASES Cardiac diseases are common in dogs and are associated with ventricular dilatation or hypertrophy as well as cardiac dysfunction. In cardiac diseases, activation of the neurohormonal and inflammatory systems contribute to cardiac remodelling through degradation or increased deposition (fibrosis) of the extracellular matrix (ECM). Important factors in this process are cytokines as mediators of inflammation, matrix metalloproteinases (MMP) and their inhibitors (tissue inhibitors of metalloproteinases; TIMP) as regulators of the myocardial ECM composition. Recently, there was evidence that also leptin plays a role in human cardiac diseases. However, the precise mechanisms that cause pathological cardiac remodelling in both humans and other mammalian species are incompletely understood. Furthermore, functional impairment of the heart and cardiomyocyte damage are observed in human and canine patients with systemic diseases, again without current knowledge on the underlying process. The aim of the present studies was to investigate cardiac remodelling in canine patients with cardiac and systemic diseases. For this purpose, a quantitative assessment of the transcription of cytokines (IL-1, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α, IFN-γ, TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3), MMP (MMP-1, -2, -3, -9, -13), TIMP (TIMP-1, -2, -3, -4) and leptin in the blood of healthy dogs and dogs with cardiac diseases and in the myocardium of dogs with cardiac diseases, dogs with systemic diseases not involving the heart as well as healthy control dogs was obtained. In comparison to healthy dogs, which constitutively transcribed most markers in blood, dogs with cardiac diseases exhibited a selective increase (IL-1, IL-2, MMP-1, -3, TIMP-3) or reduction (TNF-α, TGF-β1, -β3, TIMP-1, -2) of inflammatory and ECM remodelling markers and an increase of leptin. In contrast, in the myocardium of dogs with cardiac and systemic diseases, the transcription of all markers was significantly higher than in hearts of healthy control dogs. This suggests myocardial inflammation and remodelling not only in association with cardiac diseases, but also with systemic diseases that do not involve the heart. The results also indicate a localised myocardial inflammation and remodelling in dogs with cardiac diseases, not secondary to a systemic inflammatory response. Interestingly, transcription levels of most markers exhibited regional differences in diseased dogs in general, with significantly higher mRNA levels in atria than in ventricles. This indicates differences in the remodelling processes depending on localisation, which was reflected by more severe histological changes in the atria of dogs with cardiac diseases. In conclusion, the results of the thesis provide evidence of myocardial inflammation and remodelling with regional quantitative differences in dogs with cardiac and systemic diseases and suggest a role for leptin in canine cardiac disease. The results provide further insights into the complex process of cardiac remodelling, which might influence clinical management and the assessment of prognoses in future.TULEHDUKSEN JA SOLUVÄLIAINEEN UUDELLEENMUOTOUTUMISEN MERKITYS KOIRIEN SYDÄNTAUDEISSA JA SYSTEEMISAIRAUKSISSA Sydäntaudit ovat yleisiä koirilla, ja niihin liittyy kammioiden laajenemista tai liikakasvua ja sydäntoiminnan häiriöitä. Sydäntautien yhteydessä neurohormonaalisten ja tulehduksellisten järjestelmien aktivoituminen edistää sydämen uudelleenmuotoutumista soluväliaineen hajoamisen tai lisääntyneen kertymisen (sidekudosmuodostuksen eli fibroosin) kautta. Tärkeitä tähän prosessiin osallistuvia tekijöitä ovat tulehdusvälittäjäaine sytokiinit ja sydänlihaksen solu-väliaineen koostumusta säätelevät matriksin metalloproteinaasit (MMP) ja niiden estäjät (metalloproteinaasien kudosestäjät, TIMP). Tuoreen näytön mukaan myös leptiini vaikuttaa ihmisen sydäntauteihin. Ihmisen ja muiden nisäkkäiden sydämen patologista uudelleen-muotoutumista aiheuttavia tarkkoja mekanismeja ei kuitenkaan tunneta täysin. Sydäntoiminnan häiriöitä ja sydänlihassoluvaurioita esiintyy myös systeemisairauksia sairastavilla ihmisillä ja koirilla. Niitä aiheuttavia prosesseja ei myöskään tunneta. Näiden tutkimusten tavoitteena oli arvioida sydämen uudelleenmuotoutumista sydäntauteja ja systeemi¬sairauksia sairastavilla koirilla. Tätä varten arvioitiin määrällisesti sytokiinien (IL-1, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α, IFN-γ, TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3), MMP:n (MMP-1, -2, -3, -9, -13), TIMP:n (TIMP-1, -2, -3, -4) ja leptiinin transkriptio. Arviointiin käytettiin terveiltä ja sydäntauteja sairastavilta koirilta otettuja verinäytteitä sekä sydäntauteja tai sydämeen liittymättömiä systeemisairauksia sairastavien koirien ja terveiden verrokkikoirien sydänlihasnäytteitä. Terveiden koirien veressä havaittiin useimpien merkkiaineiden jatkuvaa transkriptiota. Sydän-tautia sairastavilla koirilla taas todettiin, että tietyt tulehduksen ja soluväliaineen uudelleen-muotoutumisen merkkiainearvot olivat suurentuneet (IL-1, IL-2, MMP-1, -3, TIMP-3) tai pienentyneet (TNF-α, TGF-β1, -β3, TIMP-1, -2) ja leptiinipitoisuus oli suurentunut. Sydäntauteja tai systeemisairauksia sairastavien koirien sydänlihaksessa taas kaikkien merkkiaineiden transkriptio oli merkitsevästi runsaampaa kuin terveillä verrokkikoirilla. Sydänlihaksen tulehdusta ja uudelleenmuotoutumista ei siis nähtävästi esiinny vain sydäntautien yhteydessä vaan myös sydämeen liittymättömissä systeemisairauksissa. Tulosten perusteella vaikuttaa myös siltä, että sydäntauteja sairastavien koirien sydänlihaksen tulehdus ja uudelleenmuotoutuminen on paikallista eikä johdu systeemisestä tulehdusreaktiosta. On kiinnostavaa, että sairailla koirilla useimpien merkkiaineiden transkriptio vaihteli alueellisesti ja lähetti-RNA-pitoisuudet olivat eteisissä merkitsevästi suuremmat kuin kammioissa. Tämä viittaa siihen, että uudelleen-muotoutuminen on erilaista eri alueilla. Sydäntauteja sairastavien koirien sydänten eteisissä olikin vaikeampia kudosmuutoksia kuin muualla. Väitöskirjan tulokset antavat näyttöä siitä, että sydäntauteja ja systeemisairauksia sairastavien koirien sydänlihaksen tulehdus ja uudelleenmuotoutuminen vaihtelee alueellisesti, ja viittaavat siihen, että leptiinillä on yhteys koirien sydäntauteihin. Tutkimuksessa saadut uudet tiedot sydämen monimutkaisesta uudelleenmuotoutumisprosessista voivat vaikuttaa tulevaisuudessa koirien kliiniseen hoitoon ja ennusteen arviointiin.
Subject: veterinary medicine
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
fonfara_dissertation.pdf 423.2Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record