Dokument: Einfluss des Fto-Gens (fat mass and obesity-associated gene) auf degenerative Prozesse in bovinem Glutaraldehyd-fixiertem Herzklappen-Bioprothesenmaterial in einem Knockout-Mausmodell

Titel:	Einfluss des Fto-Gens (fat mass and obesity-associated gene) auf degenerative Prozesse in bovinem Glutaraldehyd-fixiertem Herzklappen-Bioprothesenmaterial in einem Knockout-Mausmodell
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=52400
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20200303-141349-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Sarter, Michael [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,15 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 27.02.2020 / geändert 27.02.2020
Beitragende:	Prof. Dr. med. Akhyari, Payam [Gutachter] Prof. Dr. Höhn, Thomas [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Beim Herzklappenersatz handelt es sich aufgrund der alternden Bevölkerung und den in den letzten Jahren stetig angestiegenen Operationszahlen um einen gesellschaftlich bedeutenden und ökonomisch relevanten Eingriff. Die zur Verfügung stehenden Prothesen erbringen bis heute keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Entweder ist eine lebenslange Antikoagulation von Nöten oder es besteht, bedingt durch Degeneration der Extrazellulärmatrix, die Gefahr eines frühzeitigen Funktionsverlustes mit erneuter Operation. Erstrebenswert wäre daher die Vorstellung, die Lebenszeit von Herzklappenbioprothesen verlängern zu können. Die Pathogenese der Degeneration von Herzklappenbioprothesen zeigt viele Übereinstimmungen zu derjenigen von Arteriosklerose. Einer der Hauptrisikofaktoren beider Erkrankungen ist das metabolische Syndrom. Zahlreiche epidemiologische Studien konnten belegen, dass bestimmte Polymorphismen des sogenannten Fat mass and obesity-associated (Fto) Gens das Risiko für die Entwicklung von Übergewicht deutlich erhöhen. Außerdem wurde eine Assoziation von einem Fto-Risikoallel mit Aortenklappenstenosen männlicher Patienten nachgewiesen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollten Aufschluss darüber geben, ob das Gen auch eine kritische Rolle in der Degeneration von Herzklappenbioprothesen spielen könnte. Dazu nutzten wir ein etabliertes Modell der ektopen Kalzifizierung, bei dem Glutaraldehyd-fixierte Perikardtransplantate (GAPT) subkutan auf den Rücken von 20 ApoE-KO-Mäusen implantiert und nach acht Wochen wieder explantiert wurden. Bei der Hälfte von ihnen war Fto im Gegensatz zu ihren WT-Wurfgeschwistern inaktiviert (n=10). Wir stellten die Arbeitshypothese auf, dass die Degeneration und Kalzifizierung der GAPT in der KO-Gruppe geringer ausfällt als in der WT-Gruppe. Die Explantate nutzten wir für verschiedene Fragestellungen. Eine Darstellung der Morphologie erfolgte mittels immunhistochemischen Färbungen von Proteinen, die an inflammatorischen und proliferativen Prozessen beteiligt sind. Diese zeigten die Bildung einer neuen Kapsel und Invasion von Zellen in die GAPT. In der KO-Gruppe fand sich eine signifikant geringere Zellzahl und ebenso eine geringere Eindringtiefe von Makrophagen. Eine Assoziation des Gens mit einem Kollagenumbau und einer Angiogenese konnte nicht nachgewiesen werden. Ebenfalls stellte sich keine Assoziation des Genotyps mit der Menge des eingelagerten Kalziums und der Genexpression proinflammatorischer und chondro-osteogener Transkriptionsfaktoren dar. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit kann zunächst geschlossen werden, dass in dem Modell eine Reaktion der Empfänger auf die GAPT stattgefunden hat. Des Weiteren führt die Defizienz von Fto in Mäusen über den Einfluss auf die Zellinvasion und Eindringtiefe der Makrophagen in die GAPT zu einer Verringerung der Immunantwort des Empfängerorganismus. Diese Beobachtungen stützen die Hypothese, dass ein Zusammenhang zwischen Fto und der Degeneration von biologischen Herzklappenprothesen bestehen könnte, in dem Sinne, dass die Inaktivierung von Fto protektiv gegen die Degeneration von Herzklappenbioprothesen wirken könnte. Ob diese Erkenntnisse direkt auf den Verlust des Gens oder sekundär auf den veränderten Phänotypen der Maus mit einem allgemein erhöhten Energieumsatz zurückzuführen ist, muss durch weitere Versuche verifiziert werden. The aging population and the continuously increasing rate of cardiovascular operations and interventions targeting the heart valves underline the importance of these therapy modalities for the society and make it economically relevant. Until today, the results of implanted heart valve prostheses are not ideal. Mechanic heart valve prostheses require a life-long strong anticoagulation on the one hand, biological heart valve prostheses lose their function because of degeneration of the extracellular matrix on the other. This leads to the idea of prolonging the durability of biological heart valves. The signaling pathways involved in arteriosclerosis are similar to those suspected for the process of degeneration of biological heart valve prostheses. Metabolic syndrome is one of the main risk factors of both diseases. Several studies had shown that certain single-nucleotide-polymorphisms of the fat mass and obesity-associated (Fto) gene correlate with increased body weight in humans. In addition, a recent study has demonstrated an association between Fto and aortic valve stenosis in male patients. This thesis is intended to examine the influence of Fto in degeneration of biological heart valve prosthesis material (BHVP). Therefore we used a well-established ectopic degeneration model in mice. We implanted BHVP subcutaneously in ten recipients with deficiency for Fto (knockout group) and of ten Fto wildtype littermates (wildtype group) for eight weeks. All recipient had an apolipoprotein-E knockout. The hypothesis was that degeneration and calcification of BHVP in the knockout group isn’t as strong as in the wildtype group. Morphological characteristics were evaluated by immunhistochemical stainings of proteins involved in proliferative and inflammatory processes. The BHPV was surrounded by a foreign body capsule and was interspersed with cells. Macrophages showed a significantly decreased migration capacity inside the BHPV in the knockout group. An association of Fto with collagen remodeling and angiogenesis could not been proved. Furthermore the expression of inflammatory and chondro-osteogenic marker genes were similar in both analyzed genotypes. There were no differences in tissue calcium accumulation. In conclusion, ectopically implanted BHVP provoke recipient’s immune response and the formation of a fibrous capsule. Fto deficiency causes a reduced cell number inside the BHVP as well as a decreased infiltration rate of macrophages. This could be a first hint that Fto may be related to heart valve degeneration and that inactivation of Fto may be protective for biological heart valve prostheses. Whether these findings are directly caused by the loss of Fto or secondary to the phenotypically elevated energy expenditure of the Fto-knockout mice remains to be investigated.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	03.03.2020
Dateien geändert am:	03.03.2020
Promotionsantrag am:	27.08.2019
Datum der Promotion:	13.02.2020