Pathophysiology of Cardiac Inflammation: Molecular Mechanisms

Background:

Inflammatory processes induced by rival infection are believed to be one of the major pathogenetic mechanisms in inflammatory dialted cardiomyopathy. Although the reason for progression to myocardial failure is not fully understood, postulated mechanisms include persistent viral infection alone or in combination with autoimmune processes.

Pathophysiology: Murine models of myocarditis have provided insight into the mechanisms by which autoimmune responses to cardiac antigens, probably in response to viral infection of the myocardium, arise and cause tissue pathology. Organ-specificity, cross-reactivity between microbial agents and cardiac tissue, and induction of tolerance to self-antigen are issues still at stake. In addition, cytokines mediate activation and effector phase of innate and specific immunity, which are both important in controlling viral infection. The innate immune response not only has an important protective function but also serves to initiate and regulate subsequent specific immune responses. In man, on the one hand specific T cells and antibodies against different cardiac tissue components have been demonstrated in myocardium and sera of patients with inflammatory cardiomyopathy, and on the other hand viral genome has been identified in endomyocardial biopsies due to the rapid development of new molecular biological techniques such as polymerase chain reaction (PCR), southern blot analysis and in-situ hybridization. But it is still a mater of debate whether virus infection itself, the ensuing immune response, or both, contribute to the deterioration of left ventricular function.

Conclusion: Taking these mechanisms into account, screening for viral genome by PCR and detection of inflammatory infiltrates by immunohistochemistry are considered cricual for the establishment of a definite diagnosis thereby allowing for the initiation of specific therapeutic strategies.

Hintergrund:

In der Pathogenese entzündlicher Herzmuskelerkrankungen werden seit geraumer Zeit unterschiedliche Mechanismen diskutiert. Zum einen führt die Infektion des Myokards mit kardiotropen Erregern, hervorgerufen durch eine Reihe unterschiedlicher Viren, aber auch bakterielle Infektionen mit Chlamydien oder Borrelien, zu einer Entzündung des Herzmuskels. Auf der anderen Seite kommt dem Immunsystem mit seinen Effektormolekülen wie T- und B-Lymphozyten und Zytokinen im Hinblick auf die Entzündungsreaktion eine wichtige Rolle zu. Bisher sind jedoch die Ursachen für eine zunehmende Herzinsuffizienz bei Patienten mit entzündlicher Herzmuskelerkrankung noch nicht im einzelnen verstanden.

Pathophysiologie: Tiermodelle zur Pathogenese der Myokarditis haben viel zum Verständnis der antikardialen Immunreaktion, möglicherweise ausgelöst als Antwort auf virale oder bakterielle Infektionen, beigetragen. Organspezifität, Kreuzreaktivität zwischen mikrobiellen Oberflächen und kardialen Antigenen und die Induktion einer Toleranz gegenüber Selbstantigenen sind Gegenstand der Diskussion. Zytokine, freigesetzt von einer Reihe von kardialen Zellen, und Zellen des Immunsystems aktivieren und modulieren sowohl das angeborene als auch das spezifische Immunsystem, wobei beide an der Kontrolle einer Virusinfektion beteiligt sind. Das angeborene Immunsystem mit bestimmten, für jedes Individuum festgelegten Möglichkeiten der Abwehr initiiert und kontrolliert alle weiteren Abwehrfunktionen des spezifischen Immunsystems. In Seren und Myokardgewebe von Patienten mit entzündlicher Herzmuskelerkrankung konnten inzwischen Antikörper und T-Lymphozyten nachgewiesen werden, die gegen Bestandteile des myokardialen Gewebes gerichtet sind. Durch moderne Untersuchungsmethoden wie Polymerasekettenreaktion (PCR), Southern-Blot-Hybridisierung und In-situ-Hybridisierung konnte außerdem der Nachweis von unterschiedlichen kardiotropen Erregern im Myokard geführt werden. Bisher ist es weiterhin Gegenstand der Diskussion, ob das Virus oder Bakterium selbst, der sich aus der Infektion entwickelnde Entzündungsprozess oder beide Mechanismen für die Einschränkung der Ventrikelfunktion und das Voranschreiten der Erkrankung bis zur schweren Herzinsuffizienz verantwortlich sind.

Schlussfolgerung: Legt man diese pathogenetischen Mechanismen zugrunde, ist die Untersuchung der Endomyokardbiopsie durch moderne molekularbiologische und immunhistochemische Verfahren zum Nachweis kardiotroper Erreger und der Entzündungsreaktion inzwischen unbestritten die Methode der Wahl. Die differenzierte ätiologische Diagnostik aus Myokardgewebe ist die unverzichtbare Voraussetzung für klinische Therapiestudien, die die unterschiedlichen pathogenetischen Aspekte der Erkrankung berücksichtigen.