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Neuartige Mobilisierungsstrategien für die myokardiale Regeneration nach akutem Herzinfarkt (2015)

Art

Hochschulschrift

Autor

Krost, Annalena (WE 12)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2015 — XIII, 133 Seiten

ISBN: 978-3-86387-672-2

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/13724

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Abstract / Zusammenfassung

Einleitung: Die koronare Herzkrankheit und der hieraus resultierende Myokardinfarkt zählen weltweit zu einer der Haupttodesursachen. Trotz der Fortschritte im Bereich der Diagnosestellung und revaskularisierenden Therapie, erleiden viele Patienten aufgrund der Umbauprozesse nach einem akuten Myokardinfarkt (AMI) eine Herzinsuffizienz. Bis heute wurde noch keine ausreichende Therapie entwickelt, um den Herzmuskel zu regenerieren und bereits untergegangenes Myokard zu revitalisieren. Wie in mehreren Studien gezeigt wurde, führt ein AMI zu einer physiologischen Mobilisierung von endothelialen Progenitorzellen (EPC) aus dem Knochenmark (KM) in das periphere Blut. Dennoch sind diese intrinsischen Mechanismen nicht ausreichend, um eine vollständige Regeneration zu bewirken. Aus diesem Grund stellt ein Ansatzpunkt zur Verbesserung der kardialen Funktion die Mobilisierung von EPC zum ischämischen Gebiet dar, um dort mittels der Realisierung einer effektiven Neovaskularisation die endogene Regeneration zu verbessern. In dieser Arbeit wurden verschiedene Wirkstoffe und Wirkstoffkombinationen angewendet, die das Potenzial besitzen, Stamm- und Progenitorzellen aus dem Knochenmark in das periphere Blut zu mobilisieren. Nachfolgend wurden die potenziellen förderlichen Effekte der mobilisierten hämatopoetischen Stamm- und Progenitorzellen (HSPC) und EPC auf die kardiale Regeneration im murinen Herzinfarktmodell untersucht. Methoden: Mittels Ligatur der linken Koronararterie wurde bei 177 FVB/N Mäusen ein Herzinfarkt induziert. Zuvor wurden die Tiere in sechs Behandlungsgruppen randomisiert und nach erfolgter Operation die Wirkstoffe G-CSF (engl. granulocyte-colony stimulating factor), VEGF (engl. vascular endothelial growth factor), AMD3100 oder der Kombination aus GCSF/AMD3100 bzw. VEGF/AMD3100 subkutan appliziert. Die Administration von G-CSF, respektive VEGF wurde 1 h nach der OP (Tag 1) begonnen und erfolgte an den beiden folgenden Tagen (Tag 2 und 3). An Tag 4 wurde der Wirkstoff AMD3100 injiziert. Die Kontrollgruppe erhielt anstelle der Wirkstoffe Injektionen mit physiologischer Kochsalzlösung. An den Tagen 0, 7, 14 und 28 wurden Blutproben zur weiterführenden Untersuchung aus der Schwanzvene entnommen. Nach der anschließenden Isolation der HSPC und EPC aus dem peripheren Blut erfolgte die durchflusszytometrische Untersuchung der Zellen mithilfe der FACS-Analyse (engl. fluorescence-activated cell sorting). Nach 28 Tagen wurden mittels Katheteruntersuchungen hämodynamische Parameter aufgezeichnet, um die ventrikuläre Funktion zu beurteilen. Nach der Euthanasie der Mäuse und Entnahme der Herzen wurden histologische Untersuchungen zur Bestimmung der Kapillardichte im kardialen Gewebe durchgeführt. Des Weiteren erfolgten die Infarktgrößenmessung und die Bestimmung der linksventrikulären Fibrose. Ergebnisse: Die Analyse des peripheren Blutes zeigte bei allen Gruppen einen Anstieg der mobilisierten HPSC und EPC nach induziertem Herzinfarkt. In der Durchflusszytometrie konnte gezeigt werden, dass die Gruppe, die eine kombinierte Therapie mit VEGF und AMD3100 erhielt, am effektivsten Flk-1+/Sca-1+-EPC in das periphere Blut mobilisierte. Auch hinsichtlich der CD31+-Zellen in der Immunfluoreszenz-Färbung der Herzen konnte in der „Borderzone“ eine signifikant höhere Anzahl an Kapillaren in der mit VEGF/AMD3100 behandelten Gruppe nachgewiesen werden. Die verbesserte Neoangiogenese führte konsekutiv zu einer Reduktion der Infarktgröße und somit zu einer gut erhaltenen Pumpfunktion nach induziertem Myokardinfarkt, welche sich auch in einer erhöhten Überlebensrate äußerte. Im Gegensatz dazu konnte bei den Mäusen, die mit VEGF resp. AMD3100 alleine sowie bei den mit G-CSF und G-CSF/AMD3100 behandelten Mäusen keine Verbesserung der linksventrikulären Pumpfunktion beobachtet werden. Auch im Hinblick auf die Infarktgröße, die Vaskularisation des ischämischen Myokards und die Überlebensrate wurden bei diesen Wirkstoffgruppen keine förderlichen Effekte auf die myokardiale Regeneration festgestellt. Diskussion: Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die kombinierte Therapie mit VEGF/AMD3100 nicht nur die endogene Mobilisation der EPC fördert, sondern dass die rekrutierten Zellen auch zu einer verbesserten myokardialen Neovaskularisation beitragen, welche sich nachfolgend positiv auf die Herzfunktion nach stattgehabtem AMI auswirkt. Dieser Effekt ließ sich bei den Mäusen, die singuläre Wirkstoffe oder die kombinierte Behandlung mit G-CSF und AMD3100 erhielten, nicht beobachten. So führte zum Beispiel die alleinige Gabe von VEGF zu einer Ausbildung von abnorm großen vaskulären Strukturen. Auch bei der Administration von G-CSF bzw. der Kombination von G-CSF und AMD3100 wurden nachteilige Effekte im Hinblick auf die myokardiale Regeneration nach AMI beobachtet, wie beispielsweise das vermehrte Auftreten von Perikarditiden. Resümierend lässt sich sagen, dass in dieser Arbeit zum ersten Mal demonstriert wurde, dass die Co-Administration mit VEGF und AMD3100 im Hinblick auf die EPC-Mobilisation, die Vaskularisation im ischämischen Myokard, die Erhaltung der Herzfunktion nach AMI und die damit verbundene erhöhte Überlebensrate effektiver ist als die alleinige Gabe der jeweiligen Wirkstoffe bzw. die Behandlung mit G-CSF resp. G-CSF/AMD3100. Die Verwendung dieser neuartigen kombinierten Mobilisierungsstrategie, die weder eine aufwendige ex-vivo Zellaufreinigung benötigt, noch mit der risikoreichen intrakoronaren respektive intramyokardialen Transplantation von Stammzellen verbunden ist, könnte eine therapeutische Alternative für zukünftige klinische Versuche im Hinblick auf die kardiale Regeneration nach AMI darstellen.