Dokument: Entwicklung eines Ratten-Futtermodells der akzelerierten kardiovaskulären Degeneration zur Evaluation von Herzklappen- und Gefäßprothesen

Titel:	Entwicklung eines Ratten-Futtermodells der akzelerierten kardiovaskulären Degeneration zur Evaluation von Herzklappen- und Gefäßprothesen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=41083
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20170220-070059-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Zwirnmann, Kai [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,68 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 01.02.2017 / geändert 01.02.2017
Beitragende:	Prof. Dr. Artur Lichtenberg [Gutachter] Prof. Dr. Hubert Schelzig [Gutachter]
Stichwörter:	Tiermodell, Aortenklappensklerose, Atherosklerose, Herzklappenprothese, Vitamin D
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Es bleibt ein wichtiger Gegenstand der Forschung, die Haltbarkeit von Herzklappen-Bioprothesen zu verlängern und neue Ansätze bei der Entwicklung von Aortenklappenimplantaten zu erforschen. Um Implantate in vivo im systemischen Kreislauf standardisiert vergleichen und beurteilen zu können, ist es notwendig, sie in Kleintiermodellen zu testen. Um dies in kurzen Beobachtungszeiträumen zu ermöglichen, sind alimentäre Modelle der akzelerierten kardiovaskulären Degeneration hilfreich. Da die Mehrheit der Futterstudien an kleinen Nagern, welche für Implantationsstudien mit großen Fallzahlen die erste Wahl wären, sich bisher auf die kalzifizierende Degeneration der Aorta fokussierte und die alimentäre Induktion einer kalzifizierenden Degeneration der Aortenklappen bisher nicht Gegenstand tiefgehender, umfassender Nachforschungen war, ist es nötig, ein solches Modell zu entwickeln. Es wurden 102 Wistar-Ratten in 6 Futtergruppen unterteilt. Neben einer Kontrollgruppe mit Normalfutter wurden 5 Futtergruppen ad libitum mit prokalzifizierenden, atherogenen Futterzusätzen aus verschiedenen Zusammensetzungen von Vitamin D3, Cholesterin und Dikalziumphosphat gefüttert. Wöchentlich wurde das Gewicht der Tiere gemessen und die gefressene Futtermenge bestimmt. Der Beobachtungszeitraum entsprach 12 Wochen. Je 4, 8 und 12 Wochen nach Beginn der Fütterung wurden jeweils 5 Tiere pro Futtergruppe echokardiographisch untersucht, die Tiere euthanasiert und ihre Organe explantiert sowie Serumproben entnommen. Die Aorta ascendens sowie die Aortenklappenregion der Tiere wurden hinsichtlich der Kalzifizierung und der Degeneration im kardiovaskulären System histologisch, immunhistologisch und molekularbiologisch ausgewertet. Darüber hinaus wurden insgesamt 12 Aortenexplantate nach 4 und 12 Wochen Fütterung einer μCT-Untersuchung unterzogen. Eine Futterkombination aus hohen Dosen Vitamin D3 (300.000 IE/kg), Dikalziumphosphat (1,5 %) und Cholesterin (2 %) führte zu erhöhten Serumkalzium- und Cholesterinwerten, sowie einem erhöhten Verhältnis von LDL/HDL. Sie induzierte eine Erhöhte MMP-Aktivität, was mittels einer in situ Zymographie sichtbar gemacht werden konnte und bedingte eine signifikante Kalzifizierung sowohl der Aortenklappenregion, als auch der Aortenwand, was mittels Histologie und μCT quantifiziert wurde. Die Immunhistologie und die quantitative RT-PCR deckten eine osteochondrogene Transformation, Lipidablagerungen, nitrosativen Stress und leichtgradige Entzündungsprozesse in den Bereichen verstärkter Kalzifizierung auf. Allerdings führte diese Futterkombination nach 8-12 Wochen auch zu physischen Einschränkungen der Versuchstiere. Eine Futterkombination aus den gleichen Futterzusätzen mit reduzierter Dosierung (150.000 IE/kg Vitamin D3, 0,75 % Dikalziumphosphat und 1 % Cholesterin) zeigte eine langsamer progrediente Mikrokalzifizierung der Aortenklappenregion und der großen Gefäße, funktionelle Einschränkungen und einen niedrigstufigen entzündlichen Gewebsumbau. Das entwickelte Futtermodell mit der vollen Dosis der prokalzifizierenden Futterzusätze für kurze Beobachtungszeiträume und der reduzierten Dosis für längere Beobachtungszeiträume über mehr als 12 Wochen stellt ein wirksames und nützliches Werkzeug in der Erforschung degenerativer Prozesse in vivo dar. Die extremen prodegenerativen Bedingungen des Modells sind eine gute Grundlage für die Bewertung kardiovaskulärer Implantate im Kleintiermodell innerhalb kurzer Beobachtungszeiträume. Dieser ausbalancierte diätische Trigger kommt zudem ohne die genetische Veränderung von Versuchstieren aus. In order to allow for a comparative evaluation of the in vivo degeneration of biological and tissueengineered heart valves and vascular grafts, a small animal model of accelerated cardiovascular calcification is desired. Wistar rats (n = 102; 6 groups) were fed ad libitum with regular chow and 5 different regimens of pro-calcific diet supplemented with combinations of vitamin D (VD), cholesterol (CH) and dicalcium phosphate (PH). The follow-up lasted up to 12 weeks. High-dose application of VD (300,000 IU/kg), CH (2%) and PH (1.5%) resulted in elevated serum calcium and cholesterol levels as well as LDL/HDL ratio. It increased the tissue MMP activity visualized by in situ zymography and caused significantly aggravated calcification of the native aortic valve as well as the aortic wall as assessed by histology and micro-computed tomography. (Immuno)histology and quantitative real-time PCR revealed chondro-osteogenic cell transformation, lipid deposition, nitrosative stress and low-level inflammation to be involved in the formation of calcific lesions. A well balanced dietary trigger for pathologic metabolic conditions may represent an appropriate mid-term treatment to induce calcifying degeneration of aortic valves as well as vascular structures in the systemic circulation in rats. With respect to experimental investigation focusing on calcifying degeneration of native or prosthetic tissue, this regimen may serve as a valuable tool with a rapid onset and multi-facetted character of cardiovascular degeneration.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	20.02.2017
Dateien geändert am:	20.02.2017
Promotionsantrag am:	26.10.2015
Datum der Promotion:	31.01.2017