Dokument: Die Rolle von Activin A und Decorin in ovinen valvulären Interstitialzellen im Kontext der degenerativen Aortenklappenerkrankung im 2D- und 3D-in vitro-Modell
| Titel: | Die Rolle von Activin A und Decorin in ovinen valvulären Interstitialzellen im Kontext der degenerativen Aortenklappenerkrankung im 2D- und 3D-in vitro-Modell | |||||||
| Weiterer Titel: | The role of activin A and decorin in ovine valvular interstitial cells in the context of degenerative aortic valve disease in a 2D- and 3D-in vitro-model | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=60011 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20220701-081759-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Pracht, Elisabeth [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Akhyari, Payam [Gutachter] Prof. Dr. Suschek, Christoph [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Activin A/Decorin/VICs/DAVD/Aortenklappe | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Eine der häufigsten kardiovaskulären Erkrankungen ist die degenerative Aortenklappenerkrankung (DAVD). Das Verständnis ihrer Pathogenese ist zur Identifikation prädiktiver Parameter und Behandlungsansätze klinisch höchst relevant, da der Ersatz der Klappe zurzeit die einzige kurative Therapieoption darstellt. Die DAVD ist ein aktiver Prozess, der maßgeblich durch valvuläre Interstitialzellen (VIC) vorangetrieben wird.
Activin A ist an der Bildung der atrialen Fibrose beteilgt. Im Blut von Patienten mit DAVD, in Kardiomyopathien sowie rheumatischen Herzklappenerkrankungen ist es überexprimiert. Der Effekt von Decorin auf VIC ist nicht hinreichend geklärt. Es führt in Glattmuskelzellen zur Einlagerung von Kalzium und das strukturverwandte Biglykan trägt zur osteogenen Differenzierung von VIC bei. Um ihre Rolle in der DAVD zu verstehen, wurden Activin A und Decorin daher in der vorliegenden Arbeit auf ihren Effekt in VIC untersucht. VIC aus ovinen Aortenklappen wurden vier Tage lang mit Activin A bzw. Decorin im 2D-Modell in vitro stimuliert. Analog wurden ovine Aortenklappentaschen explantiert und in einem 3D-Modell kultiviert. Die Proben wurden über RT-PCR, kolorimetrische Kalzium-Assays, Western Blot-Analyse und histologische Färbungen hinsichtlich Kalzifizierung, Matrix-Mineralisierung, Extrazellular-Umbau (EZM) sowie Degeneration und Inflammation untersucht. Activin A scheint in vitro die Proliferation der VIC zu unterstützen. Kollagen Typ 1 (Col1A1), Matrixmetalloproteinase-2 (MMP2), und Tumor growth factor- (TGF-) wurden durch Activin A im 2D-Modell hochreguliert. Im 3D-Modell zeigte TGF- eine erhöhte Expression unter Einfluss von Activin A. Weder wurde ein Anstieg der Kalzium-Akkumulation in den VIC detektiert, noch zeigten sich deutliche Modifikationen der histologischen Klappenarchitektur. Auf Proteinebene wurde keine Veränderung von Osteopontin (OPN) nachgewiesen, im 2D-Modell war OPN unter Einfluss von Activin A jedoch hochreguliert. Im 3D-Modell war der Effekt gegensätzlich. Die Phosphorylierung von NF-B war unter Einfluss von Activin A vermindert. Decorin führte zur Herunterregulation von MMP2 in VIC im 2D- und 3D-Modell. Die Expression von TGF- war ebenso verringert in 2D, w hrend hier Col1A1 hochreguliert wurde. Im 3D-Modell war Col1A1 hingegen vermindert. Unter der Behandlung mit Decorin kam es nicht zur gesteigerten Einlagerung von Kalzium. Die histologische Analyse zeigte keine eindeutigen Veränderungen des Gewebes. W hrend die Translation von OPN nicht ver ndert war, zeigte sich die Expression von OPN unter Decorin im 3D-Modell deutlich verringert. NF-B zeigte unter Decorin-Stimulation einen Trend zur verminderten Phosphorylisierung. Die Hochregulation von Col1A1, MMP2 sowie TGF- in den VIC deutet auf eine pro-degenerative Rolle von Activin A als Induktor von EZM-Umbau und Fibrose hin. Die erh hte Expression von OPN suggeriert möglicherweise die Transformation der VIC in einen osteogenen Phänotyp, die der Regulation des Gewebes unterliegt. Unter den angewandten Bedingungen wurde jedoch keine relevante Biomineralisation beobachtet. NF-B-vermittelte inflammatorische Prozesse scheinen durch Activin A vermindert zu werden. Daher liefert Activin A einen wichtigen Ansatzpunkt für das Verständnis pro-degenerativer Prozesse in der DAVD. Decorins Einfluss auf die Expression von Col1A1, MMP2 und TGF- könnte eine anti-degenerative Funktion implizieren. Interessanterweise konnte im beschriebenen Versuchsmodell keine prägnante Ver nderung der Kalzium-Akkumulation beobachtet werden, jedoch sorgt Decorin eventuell über verminderte Expression von OPN für reduzierte Kalzifizierung. Auch eine etwaige anti-inflammatorische Rolle sollte für Decorin in VIC weiter untersucht werden, da dies möglicherweise für die Prävention, Monitoring und Behandlung der DAVD relevant sein könnte.The calcific aortic valve disease (CAVD) is one of the most common cardiovascular pathologies. In order to identify predictive parameters and treatment strategies, the comprehension of its cellular pathogenesis is mandatory. Since the interventional replacement of the valve is the only effective cure at this point, this issue is clinically highly relevant. The CAVD is described as an active process in which the valvular interstitial cells (VICs) play a crucial role as a progressor of the disease. Activin A is involved in numerous cardiovascular diseases. It participates in the manifestation of atrial fibrosis and plays part in atherosclerotic alterations. Serum-levels of activin A are increased in patients with CAVD as well as its expression in cardiomyopathies and rheumatic valves. The effect of decorin in VICs is not yet fully understood. In smooth-muscle cells, decorin leads to higher accumulation of calcium, while the structural-related biglycan initiates osteogenic differentiation in VICs. Interestingly, in calcific stages of CAVD, decorin is significantly less expressed than in fibrotic stages. In order to comprehend their role in CAVD, activin A and decorin have been investigated regarding their effect on VICs. In an in vitro 2D-setting, isolated VICs from ovine aortic valves have been stimulated with activin A and decorin for four days. As an equivalent, aortic cusps were cultivated in a 3D-setting. The samples were then evaluated by RT-PCR, colorimetric Calcium-Assay, Western Blot-analysis and histological staining in reference to calcification, matrix-mineralization and extracellular matrix remodelling (ECM) as well as degeneration and inflammation. Activin A seems to support proliferation of VICs in vitro. Collagen type 1 (Col1A1), matrixmetalloproteinasis-2 (MMP2) and Tumor growth factor- (TGF-) were upregulated through application of activin A in the 2D-setting. In the 3D-setting TGF- showed an increased expression under influence of activin A. Neither an enlarged accumulation of calcium, nor significant modifications of histological architecture were detected in the VICs. On protein level, no significant alterations of Osteopontin (OPN) were observed, whereas OPN-expression was increased in the 2D-setting under the impact of activin A. The 3D-setting showed contradictory results. The phosphorylation of NF-B decreased significantly under activin A. Decorin leads to downregulation of MMP2 in VICs in both the 2D- and 3D-setting. The expression of TGF- was also reduced in 2D, while Col1A1 was upregulated here. Meanwhile, Col1A1 was downregulated in 3D. Under treatment with decorin, there was no significant accumulation of calcium. Histological analysis showed no alterations on valve tissue. Translation of OPN was not altered, though the expression of OPN under decorin was decreased significantly in the 3D-setting. NF-B tends to be less phosphorylated under decorin. Upregulation of Col1A1, MMP2 as well as TGF- in VICs hints to a pro-degenerative role of activin A as an inductor of ECM-remodeling and fibrosis. The elevated expression of OPN might suggest the transformation of VICs into an osteogenetic phenotype. Under the used conditions, relevant biomineralization could not be observed. NF-B-transmitted inflammatory processes seemed to be reduced through activin A. Hence, activin A promises to be an important candidate as for the comprehension of pro-degenerative processes in the CAVD. The effect of decorin on the expression of Col1A1, MMP2 and TGF- could identify an anti-degenerative function in CAVD. Noteworthy, calcium-depletion was not altered in the used setting, while decorin might be able to rescue VICs from calcification through decreased expression of OPN. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 01.07.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 01.07.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 01.12.0021 | |||||||
| Datum der Promotion: | 12.05.0022 |
