Dokument: Veränderung der myokardialen Genexpression nach ventrikulärer Stabilisierung mittels eines dezellularisierten extrazellulären Matrix-Gerüstes in einem Kleintier-Infarktmodel
| Titel: | Veränderung der myokardialen Genexpression nach ventrikulärer Stabilisierung mittels eines dezellularisierten extrazellulären Matrix-Gerüstes in einem Kleintier-Infarktmodel | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55540 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20210301-113422-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Rath, Lenard [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | PD Dr. med. Aubin, Hug [Gutachter] PD Sixt, Stephan Urs [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Aufgrund des demographischen Wandels und der daraus resultierenden erhöhten Lebenserwartung müssen wir uns zukünftig vermehrt auf die Behandlung von Patienten mit terminaler Herzinsuffizienz einstellen. Allerdings sind die aktuell vorhandenen Therapiemöglichkeiten mit Limitationen behaftet, die deren Verfügbarkeit (Organspendermangel bei der Herztransplantation) oder die Lebensqualität der Patienten (Komplikationen durch die langfristige mechanische Kreislaufunterstützung) einschränken. Der interdisziplinäre Forschungsbereich der regenerativen kardiovaskulären Medizin könnte hier durch neue, alternative Therapieverfahren, die beispielsweise auf dezellularisierten extrazellulären Matrices (dECM-Gerüsten) basieren, Abhilfe schaffen. In dieser experimentellen Doktorarbeit sollte deshalb ein dECM-Gerüst als Ausgangsmaterial für die Regeneration von infarziertem Myokard untersucht werden. Die zentrale Fragestellung war, ob eine ventrikuläre Stabilisierung des Myokards mittels eines dECM-Gerüstes die myokardiale Genexpression nach einem Myokardinfarkt verändert und so gegebenenfalls die Regeneration des Myokards fördert. Hierzu wurde in einem Ratten-LAD-Ligatur-Modell (Ligatur der „Left anterior descending“ Koronararterie, Versorgungsgebiet: Vorderwand linker Ventrikel) ein sogenanntes TEMS (engl. „Tissue engineered matrix scaffold“) – ein aus einem in toto dezellularisiertem Rattenherz gewonnenes extrazelluläres Matrix-Gerüst, welches das native Herz komplett umschließt - epikardial auf das native, in vivo schlagende Rattenherz implantiert. Es wurde die myokardiale Genexpression ausgesuchter, relevanter Zielgene (fünf Gengruppen: infarktspezifische-, immunmodulatorische-, angiogenetische-, pro-„Survival“- und „Remodeling“ Faktoren) nach vier (subakut)- und acht Wochen (chronisch) mittels einer „Real time PCR“ analysiert. Durch die TEMS-Intervention konnten infarktspezifische Gene (NPPB) und Entzündungsmarker (TGFBR2) signifikant (p<0,05) gesenkt werden. Circa 75% der pro-„Survival“-Faktoren (subakut) und der Angiogenese Faktoren (chronisch) wurden vermehrt exprimiert. Der Versuchsreihe ging die Etablierung des Ratten-Infarkt-Models auf Genexpressionsebene voraus, wobei die genannten Zielgene im Bereich der Vorderwand nach erfolgter LAD-Ligatur untersucht wurden. Hierbei zeigten sich insbesondere signifikante Anstiege der infarktspezifischen Genexpressionen. Darüber hinaus wurde die Genexpression der Hinterwände nach LAD-Ligatur als erfolgreiche Negativkontrolle analysiert. Zuletzt wurde das explantierte TEMS als solches molekularbiologisch untersucht. Das TEMS wies RNA auf, was indirekt für eine Migration von Zellen in das TEMS sprechen könnte. Zusammenfassend geben die Veränderungen der myokardialen Genexpressionen einen Hinweis auf das regenerative Potential des TEMS auf das Myokard, welches in dieser Arbeit durch die ventrikuläre Stabilisierung des Myokards demonstriert wurde. Darüber hinaus kann das TEMS als bioaktive Matrix im Sinne eines physiologischen, bioartifiziellen Gerüstes mit der Mikroumgebung in Interaktion treten oder einer Rezellularisierung mittels pluripotenter Stammzellen dienen. Dies zeigt das immense Potential für das kardiovaskuläre „Tissue engineering“ und die regenerative Medizin.Due to the demographic developments and the increasing life expectancy we have to prepare ourselves to treat a progressive number of patients with terminal heart failure in the future. Though the currently available therapy options are afflicted with an amount of limitations. Exemplary the availability of suitable treatments (lack of donor hearts) and the limited life quality (complications due to the longstanding mechanical support of the cardiovascular system) restrict the sufficient therapy of the patients. The interdisciplinary research unit of the regenerative cardiovascular medicine could produce relief. In particular should be mentioned the decellularized extracellular matrices (dECM). This experimental dissertation should analyze the dECM as a base material for the regeneration of infarcted myocardium. The central aspect was the question whether the ventricular stabilization of the ischemic myocardium with a dECM-scaffold (whole-organ decellularized heart of a rat in the sense of a tissue engineered matrix scaffold, abbr. ‚TEMS‘) could influence the myocardial gene expression after a myocardial infarction or rather stimulate the regeneration of the myocardium. Therefore we established a LAD-ligation-model (left anterior descending coronary artery, blood supply of the anterior part of the left ventricle) in a rat. After that we reimplanted the TEMS like a sleeve at the epicardium of the in vivo beating rat heart. We explanted the rat hearts at two point of times (after four weeks for the subacute group, eight weeks for the chronic group) and utilized the samples molecular biologically. Afterwards we analyzed the myocardial gene expression of selected relevant target genes (five groups of genes: infarction specifically, immunomodulatory, pro-angiogenesis, pro-survival, remodeling) by use of a real time PCR. Due to the TEMS-intervention we could reduce infarction specifically- (NPPB) and immunomodulatory genes (TGFBR2) significantly (p<0,05). Approximately 75% of the pro-survival factors (subacute) and the pro-angiogenesis factors (chronic) showed an increased gene expression. Furthermore we investigated the gene expression of the anterior and posterior part of the left ventricle after anterior myocardial infarction. The gene expression of the anterior part demonstrated an increase of the infarction specifically genes for the purpose of a functioning LAD-ligation-model. However the investigation of the posterior part of the left ventricle functioned as the negative control. In a final step we analyzed the gene expression of the explanted TEMS itself where we could detect RNA. This could be indicative for the migration of cells into the TEMS and the interaction with the microenvironment. In summary the mentioned alterations of the myocardial gene expression provide an indication that the TEMS could generate a regenerative potential for the myocardium exemplary in the form of stabilize it and prevent further dilatation. In addition the TEMS could interact with the microenvironment as a three-dimensional bioartificial scaffold with the uniqueness of a physiological preserved architecture und vasculature. Prospective it could be the base for the recellularization with autologous stem cells to create a functioning physiological tissue engineered organ system. This shows the immense potential for the cardiovascular regenerative medicine. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 01.03.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 01.03.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 10.08.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 18.02.2021 |
