Dokument: Dichloroacetate treatment to prevent the degeneration of biological cardiovascular grafts

Titel:	Dichloroacetate treatment to prevent the degeneration of biological cardiovascular grafts
Weiterer Titel:	Dichloracetat-Behandlung zur Verhinderung der Degeneration den biologischen kardiovaskulären Transplantaten
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=57060
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20210806-110659-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Chekhoeva, Agunda [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 15,33 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 01.08.2021 / geändert 01.08.2021
Beitragende:	Priv.-Doz. Dr. med. Assmann, Alexander [Gutachter] Prof. Dr. Picker, Olaf [Gutachter]
Stichwörter:	Tissue engineering; decellularization; vascular graft; intima hyperplasia; graft degeneration; dichloroacetate
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Zusammenfassung Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. Jedes Jahr sterben ungefähr 17,9 Millionen Menschen (World Health Organisation, 2017). Die bevorzugte Behandlung für Patienten mit fortgeschrittener Gefäßerkrankung ist die Verwendung von Gefäßtransplantaten, um enge oder verschlossene Gefäße zu ersetzen oder zu umgehen. Autologe Gefäße wie die Vena saphena und die A. thoracica interna bleiben die ideale Ressource, aber nicht alle Patienten verfügen über ausreichende oder gesunde autologe Transplantate für die Gefäßtransplantation. Gegenwärtige kommerzielle Gefäßtransplantate mit kleinem Durchmesser weisen einen Mangel aufgrund einer fortschreitenden in-vivo-Thrombose und Verkalkung auf. Tissue engineerte Gefäßprothesen, insbesondere dezellularisierte Implantate, stellen eine neue Quelle für Gefäßprothesen dar, die im Vergleich zu Transplantaten mit klinischem Standard eine verbesserte Lebensfähigkeit, Biokompatibilität und biologische Aktivität aufweisen können. Ein Hauptbestandteil des Transplantatversagens ist die frühe Neointima-Hyperplasie, die hauptsächlich durch die Proliferation von Myofibroblasten verursacht wird und zu einer fortschreitenden in-vivo-Degeneration führt (Liu et al., 2013). Deuse et al. haben gezeigt, dass die systemische Anwendung der Apoptose-unterstützenden Substanz Dichloroacetat (DCA) in verschiedenen Groß- und Kleintier-Modellen zu einer verringerten neointimalen Hyperplasie bei intimal geschädigten Arterien führt. Gleichzeitig wurde die autologe Endothelialisierung der geschädigten Gefäßabschnitte nicht verhindert (Deuse et al., 2014). Eine unkontrollierte Proliferation der Myofibroblasten und der glatten Muskelzellen wird durch DCA verhindert, was zu erhöhtem oxidativem Stress und Zellapoptose führt. Da die Proliferation von Myofibroblasten ein Hauptbestandteil der Degeneration verletzter nativer Gefäße ist und DCA diesen Mechanismus hemmen kann, ist anzunehmen, dass die Proliferation von Myofibroblasten in biologischen kardiovaskulären Implantaten ebenfalls verhindert werden kann. Detergenzien-basierte dezellularisierte Spenderratten- Aortentransplantate (n=22) wurden mit Fibronektin (FN) (50 μl/ml, 24 h) beschichtet und in die infrarenale Aorta der Empfängerratten implantiert. Ratten in der DCA-Gruppe (n=12) erhielten DCA über Trinkwasser (0,75 g/dl), während Ratten ohne DCA-Behandlung als Kontrolle dienten (n=10). Nach zwei und acht Wochen wurden die Transplantate explantiert und durch Histologie und Immunfluoreszenz untersucht. Die systemische DCA-Behandlung hemmte die Neointima-Bildung, was zu einem signifikant verringerten Verhältnis von Intima zu Media führte (0.87±0.06 vs. 1.97±0.24; p<0.001). Darüber hinaus war nach acht Wochen die Neointima-Verkalkung, die anhand eines etablierten Von-Kossa- Färbungsscores bewertet wurde, in der DCA-Gruppe signifikant verringert (anastomotic regions: A1: 0.2083 ± 0.1039 vs. 0.8500 ± 0.2927, p<0.05; B2: 0.2083 ± 0.1343 vs. 0.8000 ± 0.2128, p<0.05; / non-anastomotic regions A2: 0.0416 ± 0.0416 vs 0.8000 ± 0.2865, p<0.01; B1: 0.4167 ± 0.1694 vs. 1.200 ± 0.2575, p<0.05). Nach acht Wochen waren explantierte Transplantate in beiden Gruppen vollständig von einer Endothelzellschicht bedeckt, und in beiden Gruppen erwiesen sich Entzündungszellmarker (CD3, CD68) als negativ. Die systemische DCA-Behandlung reduzierte die Neointima-Bildung bei dezellularisierten arteriellen Transplantaten und ermöglichte gleichzeitig eine schnelle Reendothelialisierung der Implantate. Darüber hinaus schützte DCA die Transplantate vor V erkalkung. Abstract Cardiovascular diseases are the leading cause of death globally, taking an estimated 17.9 million lives each year (World Health Organisation, 2017). The favoured treatment for patients with advanced vascular disease is the use of vascular grafts to replace or bypass narrow or occluded vessels. Autologous vessels such as the saphenous vein and the internal thoracic artery remain the ideal resource, but not all patients have sufficient or healthy autologous grafts for vascular grafting. Present small-diameter commercial vascular grafts have deficiency due to progressive in vivo thrombosis and calcification. Tissue-engineered vascular prostheses, in particular decellularized implants, represent a new source of vascular prostheses that carry the potential to feature improved viability, biocompatibility and biological activity as compared to clinical standard grafts. A major component of graft failure is early neointima hyperplasia mainly driven by myofibroblast proliferation resulting in progressive in vivo degeneration (Liu et al., 2013). Deuse et al. have shown that the systemic application of the apoptosis-supporting substance dichloroacetate (DCA) in various large and small animal models leads to reduced neointimal hyperplasia on intimal damaged arterial vessels. At the same time, the autologous endothelialization of the damaged vascular sections was not prevented (Deuse et al., 2014). Uncontrolled myofibroblast and smooth muscle cell proliferation are prevented by DCA causing enhanced oxidative stress leading to cell apoptosis. Since myofibroblast proliferation is a major component of the degeneration of injured native vessels, and DCA can inhibit this mechanism, we hypothesize that myofibroblast proliferation in biological cardiovascular implants may be prevented likewise. Detergent-decellularized donor rat aortic grafts (n=22) were surface-coated with fibronectin (FN) (50 μl/ml, 24 h incubation) and implanted via anastomoses to the infrarenal aorta of the recipient rats. Rats in the DCA group (n=12) received DCA via drinking water (0.75 g/dl), while rats without DCA treatment served as controls (n=10). After 2 and 8 weeks, the grafts were explanted and examined by histology and immunofluorescence. Systemic DCA treatment inhibited neointima formation, resulting in a significantly reduced intima-to-media ratio (0.87±0.06 vs. 1.97±0.24; p<0.001). In addition, at 8 weeks, neointima calcification, as assessed by an established von Kossa (VK) staining-based score, was significantly decreased in the DCA group (anastomotic regions: A1: 0.2083 ± 0.1039 vs. 0.8500 ± 0.2927, p<0.05; B2: 0.2083 ± 0.1343 vs. 0.8000 ± 0.2128, p<0.05; / non-anastomotic regions A2: 0.0416 ± 0.0416 vs 0.8000 ± 0.2865, p<0.01; B1: 0.4167 ± 0.1694 vs. 1.200 ± 0.2575, p<0.05). After 8 weeks, explanted grafts in both groups were luminally completely covered by an endothelial cell layer and in both groups, inflammatory cell markers (CD3, CD68) proved negative. Systemic DCA treatment reduced neointima formation on decellularized arterial grafts, while allowing for rapid reendothelialization of the implants. Furthermore, DCA protected the grafts from calcification.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	06.08.2021
Dateien geändert am:	06.08.2021
Promotionsantrag am:	24.02.2021
Datum der Promotion:	27.07.2021