Dokument: Charakterisierung von epikardialen mesenchymalen Zellen (EPDC) der Ratte nach Myokardinfarkt
| Titel: | Charakterisierung von epikardialen mesenchymalen Zellen (EPDC) der Ratte nach Myokardinfarkt | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=50071 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20190701-104732-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Regnery, Kathrin [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Schrader, Jürgen [Gutachter] Prof. Dr. Jung, Christian [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die koronare Herzkrankheit und assoziierte Folgeerkrankungen sind weltweit die häufigsten Todesursachen. Etwa eine Milliarde Herzmuskelzellen gehen im Rahmen eines Herzinfarktes zugrunde. Als Folge kommt es zu einer sterilen Entzündungsreaktion, in deren Verlauf das nek-rotische Gewebe durch eine bindegewebige Narbe ersetzt wird. Nach einem Myokardinfarkt findet außerdem im Epikard, der mesothelialen äußeren Schicht des Herzens, eine Aktivierung und Umwandlung in mesenchymale EPDC (epicardium-derived cells) statt. Diese spielen in der Embryonalentwicklung, aber auch in der Myokardregeneration von Zebrafisch und neonataler Maus eine wichtige Rolle. Sie können ähnlich wie Stammzellen in verschiedene Gewebe differen-zieren und ihre Umgebung durch parakrine Signale beeinflussen. Es besteht die Hoffnung, dass mit einer geeigneten pharmakologischen Aktivierung der EPDC positive Effekte auf den Hei-lungsprozess nach Herzinfarkt auch in adulten Organismen erzielt werden können. Ideal wäre eine regenerative Zelltherapie durch Schaffung von vollwertigem vaskularisiertem und kontrak-tilem Ersatzgewebe mittels epikardialer Zellen. EPDC sind jedoch erst rudimentär erforscht.
In der vorliegenden Arbeit wurden EPDC aus infarzierten Herzen von Ratten isoliert und hin-sichtlich des Wachstumsverhaltens und der Wachstumsgeschwindigkeit, ihres chemotaktischen Potentials, ihrer möglichen Rolle im purinergen System sowie kardialer Vorprägung und des kardiomyogenen Transdifferenzierungspotentials unter Einfluss von bioaktiven Substanzen untersucht. Epikardiale Zellen zeigten in Kultur eine ähnliche Morphologie wie EPDC, die von anderen Arbeitsgruppen mit abweichenden Methoden isoliert wurden und glichen auch fetalen EPDC und EPDC aus nichtinfarzierten Herzen. Außerdem gab es bezüglich des Wachstumsmus-ters Parallelen zu anderen multipotenten mesenchymalen Populationen (sphärenartiges Wachs-tum und mögliche myotubules). Im Boyden-Kammer-Assay zeigten EPDC sowohl eine ungerich-tete migratorische als auch chemotaktische Aktivität. Letzteres, wenn ATP oder FCS als chemoattraktive Lockstoffe eingesetzt wurden. Dabei war FCS ein starker, ATP hingegen nur ein schwacher Stimulus. Bezüglich des purinergen Signalsystems exprimierten EPDC CD39 und CD73, sodass epikardiale Zellen vermutlich zum Nukleotidabbau von ATP zu Adenosin befähigt sind. Da Adenosin insbesondere antiinflammatorisch wirkt, könnten EPDC eine entzündungs-modulierende Funktion ausüben. EPDC könnten auch selbst Ziel purinerger Signalgebung sein, da sie A2A- und A2B-Adenosinrezeptoren exprimieren. Damit zeigen EPDC insbesondere Paralle-len zu dem Expressionsprofil kardialer Fibroblasten. Die Adenosinrezeptoren könnten ein An-satzpunkt für eine mögliche pharmakologische Modulation der EPDC während des Heilungspro-zesses nach Myokardinfarkt sein. Hinsichtlich kardialer Marker fand sich eine stabile Expression von Troponin T und GATA4 auch unter Variation des Kulturmediums sowie nach einer längeren Kulturzeit. Dies ist ein starkes Indiz für ein kardiomyogenes Potential der Zellen, welches durch geeignete therapeutische Manipulation genutzt werden könnte. Um die Möglichkeit einer Diffe-renzierung von EPDC in Kardiomyozyten zu prüfen, wurden Differenzierungsexperimente unter Verwendung von 5-Azacytidin, Aktivin A, BMP4, FGF-2, IWP-2 und CHIR99021 durchgeführt. Unter keiner der gweählten Bedingungen ergaben sich sich morphologisch und auf Expressionsebene signifikante Unterschiede im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollen. Dies schließt jedoch nicht aus, dass bei weiterer Optimierung der Versuchsbedingungen oder Einsatz anderer Wirkstoffe eine Differenzierung der EPDC in Kardiomyozyten dennoch erfolgreich sein könnte.Coronary heart disease and associated conditions are one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. Therapeutic options are presently limited to endovascular widening of blocked coronary arteries and pharmacological optimization of pump function. Unfortunately, the availability of hearts for transplantation is limited. Ischaemic myocardial cell death triggers an inflammatory response which leads to clearance of necrotic cells and replacement of lost muscle with scar tissue. Moreover, after myocardial infarction, mesothelial epicardial cells from the outer layer of the heart are activated and transformed into mesenchymal EPDC (epicardium-derived cells). EPDC play a crucial role in embryonic cardiac development as well as in myocar-dial regeneration in zebrafish and neonatal mice. Similar to stem cells, EPDC give rise to various cardiac cells and provide instructive paracrine signals guiding cardiac development. It is hy-pothesized that pharmacological activation of EPDC by small molecules might elicit beneficial effects on myocardial healing also in adults. Ideal would be a stem cell based regenerative thera-py finally leading towards newly formed vascularized and contractile myocardium. Until now, however, this goal this has not been accomplished since only little is known about the biology of EPDC. Aim of this thesis was to characterize cultured EPDC, isolated from the infarcted rat heart, re-garding in vitro growth rate, chemotaxis, potential role in purinergic signaling, cardiomyogenic commitment and capability to differentiate into cardiomyocytes after treatment with bioactive molecules. We found that EPDC morphology was similar to what has been reported by others using different isolation procedures or different origin such as fetal EPDC and EPDC from non-ischaemic hearts. EPDC resembled other multipotent mesenchymal cell populations (growing in spheres and myotubules). Using a Boyden chamber assay, EPDC showed a non-directional mi-gration as well as chemotaxis towards ATP and FCS. While ATP was only a weak stimulus, FCS had a strong effect on EPDC chemotactic migration. As to purinergic signaling, EPDC expressed CD39- and CD73 at the gene level, suggesting they are capable to degrade ATP to adenosine. Since adenosine is well known to exert an anti-inflammatory effect, EPDC can be expected to modulate inflammation after myocardial infarction. Aside of their active role in purine metabo-lism, EPDC are target of adenosine since they express A2A- and A2B-adenosine receptors. In this regard EPDC resemble cardiac fibroblasts. Interestingly, analysis of cardiac maker genes re-vealed that EPDC expressed Troponin T und GATA4, even after long-term cell culture. This sug-gests that EPDC show cardiogenic potential, which might be exploited by stimulation with small molecules. It was therefore tested whether 5-Azacytidin, Aktivin A, BMP4, FGF-2, IWP-2 and CHIR99021 have the ability to differentiate culutured EPDC into the cardiomyocytic lineage. However, none of the tested small molecules induced major phenotypic changes regarding morphology and transcript levels of cardiac markers. This does not rule out the possibility that improved conditions may lead to cardiomyogenic transformation of EPDC. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 01.07.2019 | |||||||
| Dateien geändert am: | 01.07.2019 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 16.07.2018 | |||||||
| Datum der Promotion: | 12.06.2019 |
