Dokument: Detaillierte Untersuchungen zur in-vivo-Analyse von ROS-vermittelten Effekten der Gefäßdegeneration
| Titel: | Detaillierte Untersuchungen zur in-vivo-Analyse von ROS-vermittelten Effekten der Gefäßdegeneration | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=59341 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20220413-112410-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Luik, Maximilian Günter [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Akhyari, Payam [Gutachter] PD Sixt, Stephan Urs [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Reaktive Sauerstoffspezies ROS Bengalrot Gefäßdegeneration | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) spielen eine zentrale Rolle in der Entstehung degenerativer Gefäßerkrankungen. Die meisten in-vivo Modelle hierzu nutzen enzymatische oder ernährungsbedingte Mechanismen und haben oftmals systemische Nebenwirkungen, die eine isolierte Betrachtung der ROS-Effekte erschweren. In dieser Arbeit wurde in-vivo durch eine photodynamische Reaktion (PDR) unter der Verwendung von Bengalrot und Laserstrahlung fokal eine ROS-vermittelte degenerative Gefäßläsion erzeugt. Ziel dieser Arbeit war eine detaillierte Analyse dieser Läsion hinsichtlich möglicher Wirkmechanismen.
Männliche Wistar-Ratten erhielten eine Injektion mit Bengalrotlösung (40 mg/kg Körpergewicht). Anschließend wurde die Bauchaorta nach einer medianen Laparotomie für 60 Minuten mit grünem Laser (543 nm; cw; 1 mW) bestrahlt (ROS-Gruppe). Die Tiere der Kontrollgruppe erhielten nur die Laserbestrahlung ohne Bengalrot-Injektion. Bengalrot allein hat kaum systemische Wirkungen, in Kombination mit einem Laser der Wellenlänge 543 nm wird hingegen eine photodynamische Reaktion induziert, bei der sich reaktive Sauerstoffspezies, vor allem Singulett-Sauerstoff (1O2) und Superoxid-Anionen (O2-), bilden. Eine Woche vor der Intervention bis zum Zeitpunkt t = 28 Tage nach dieser wurden die Tiere mit einer pro-degenerativen Diät aus 1,5 % Dikalziumphosphat, 2 % Cholesterin und 300.000 IU/kg Vitamin D gefüttert. Untersucht wurden die Aorten nach 0, 2, 4, 8, 28 und 56 Tagen (n = 5). Mittels Rasterelektronenmikroskopie wurde die intimale Gefäßoberfläche des bestrahlten Gefäßabschnittes untersucht. Weiterhin erfolgten immunhistochemische Untersuchungen, um den Umfang des oxidativen Stresses (3-Nitrotyrosin), des oxidativen DNA-Schadens (8-Oxoguanin) sowie der Apoptose (Caspase 3) zu bestimmen. In der ROS-Gruppe bildete sich unmittelbar (t = 0) ein Thrombus, der in der Rasterelektronenmikroskopie nachweisbar war und sich spätestens nach acht Tagen aufgelöst hatte. Gleichzeitig ließ sich an Tag 0 die höchste Konzentration des oxidativen Stress-Surrogats 3-Nitrotyrosin messen und an Tag 2 der größte Umfang an oxidativ erzeugten DNA-Schäden. An Tag 56 zeigte die Gefäßwand der ROS-Gruppe in der Rasterelektronenmikroskopie eine deutliche Verdickung mit intakter Endothelschicht. Die anderen Analysen zeigten keine deutlichen Unterschiede zwischen den Gruppen. Zu keinem Zeitpunkt kam es zu einer gesteigerten Apoptose. Die Anwendung von Bengalrot und Laser erzeugt über Metabolite des oxidativen Stresses eine fokale Gefäßdegeneration. Diese weist sowohl in ihrer Entstehung auf molekularer Ebene als auch in ihrer Morphologie atherosklerose-ähnliche Merkmale auf. Allerdings finden sich auch Unterschiede zur Atherosklerose, wie der fehlende Nachweis von Apoptose und das Fehlen eines Lipidkerns. In Zukunft könnte das Modell genutzt werden, um ohne systemische Nebenwirkungen Gefäßläsionen zu erzeugen und anschließend Konzepte zur Therapie von Gefäßdegenerationen zu testen.Reactive oxygen species (ROS) play a central role in the development of degenerative vascular diseases. Most known in-vivo models use enzymatic or diet-related mechanisms and often have unwanted systemic side effects, that make it difficult to assess ROS effects on its own. In this study, a degenerative vascular lesion was focally created in vivo by a photodynamic reaction, using rose bengal and laser radiation. The aim of this work was a detailed analysis of the lesion regarding its mechanism of action. Male Wistar rats received an injection with rose bengal solution (40 mg / kg body weight). Afterwards the abdominal aorta was irradiated with a green laser (543 nm; cw; 1 mW) for 60 minutes after a median laparotomy (ROS group). The animals of the control group received only the laser irradiation without rose bengal injection. Rose bengal alone has hardly any systemic effects, but in combination with a laser with a wavelength of 543 nm a photodynamic reaction is started in which reactive oxygen species, especially singlet oxygen (1O2) and superoxide anions (O2-), are formed. One week before the intervention until t = 28d after, the animals were fed a pro-degenerative diet of 1.5% dicalcium phosphate, 2% cholesterol and 300.000 IU / kg vitamin D in addition to the standard chow. Specimens of the aorta were examined after 0, 2, 4, 8, 28 and 56 days (n = 5). The intimal vessel surface of the irradiated vessel segment was examined using scanning electron microscopy. Immunohistochemical examinations were carried out to determine the extent of oxidative stress (3-nitrotyrosine), oxidative DNA damage (8-oxoguanine) and apoptosis (caspase 3). In the ROS group a thrombus formed immediately (t = 0) which was detectable by scanning electron microscopy and which had resolved after eight days at the latest. At the same time, the highest concentration of the oxidative stress surrogate 3-nitrotyrosine was measured on day 0 and the greatest amount of oxidative DNA damage was measured on day 2. On day 56, the vessel wall of the ROS group showed a significant thickening in the scanning electron microscopy with intact endothelial layer. The other measurements did not show any noticeable differences between the groups. At no point did apoptosis increase. The use of rose bengal and laser generates focal vascular degeneration via metabolites of oxidative stress. This has atherosclerosis-like characteristics both in its formation at the molecular level and in its morphology. However, there are also differences to atherosclerosis, such as the lack of evidence of apoptosis and the lack of a lipid core. In the future, this model could be used to create vascular lesions without systemic side effects and to test therapeutic concepts against vascular degeneration. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 13.04.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 13.04.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 17.09.2021 | |||||||
| Datum der Promotion: | 24.03.2022 |
