Dokument: Einfluss von reaktiven Sauerstoffspezies auf die Aortenklappendegeneration mit Hinblick auf morphologische, inflammatorische und apoptotische Veränderungen der Aortenklappe

Titel:	Einfluss von reaktiven Sauerstoffspezies auf die Aortenklappendegeneration mit Hinblick auf morphologische, inflammatorische und apoptotische Veränderungen der Aortenklappe
Weiterer Titel:	The influence of reactive oxygen species on aortic valve degeneration with focus on morphological, inflammatory and apoptotic changes of the aortic valve tissue
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62502
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230511-104654-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Besproswanny, Olga [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,65 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 28.04.2023 / geändert 28.04.2023
Beitragende:	Prof. Dr. med. Payam Akhyari [Gutachter] Prof. Stephan Urs Sixt [Gutachter]
Stichwörter:	aortic valve, ROS, oxidative stress, PDR, VCAM-1, Caspase 3, CD68, CD3, macrophages, T-cells
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die Aortenklappenstenose ist eine progressive un epidemiologisch bedeutende Erkrankung in einer zunehmend älter werdenden Bevölkerung. Die Anwesenheit von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in degenerierten humanen Aortenklappen wurde bereits mehrfach beschrieben. Allerdings fehlen dynamische Tiermodelle zur pathophysiologischen Erforschung der lokalen, nicht-systemischen Wirkung von ROS an der Aortenklappe. Hierzu wurde in dieser Arbeit das Prinzip der photodynamischen Reaktion (PDR) angewandt. Durch die Kombination aus dem Biosensibilisator Foscan® (Temoporfin) und einem Rotlichtlaser (652 nm; 1 mW; 0,1 W/cm²) wurden ROS intravaskulär direkt an der Aortenklappe von Ratten erzeugt. Um mechanische und thermische Schäden durch die Intervention auszuschließen, wurde die Expositionsgruppe (ROS-Gruppe) mit zwei Kontrollgruppen (Laser- und Sham Gruppe) verglichen (n = 7). 1) In der Sham-Gruppe wurde lediglich die Laser-Faser an der Aortenklappenebene implantiert. 2) Die implantierte Faser wurde in der Laser-Gruppe für 60 Minuten aktiviert. 3) Die Ratten der ROS-Gruppe erhielten 24 Stunden vor der Laser-Aktivierung eine Foscan®- Applikation über die Schwanzvene. Nach der Explantation der Klappen wurden diese kryokonserviert, geschnitten und hinsichtlich der morphologischen, inflammatorischen und apoptotischen Langzeitveränderungen ausgewertet. In der Hämatoxylin-Eosin-Färbung (HE) konnten in der ROS Gruppe nach 84 und 168 Tagen Beobachtungsdauer bei einigen Klappen im Bereich des Anulus und der Taschen Wandverdickungen detektiert werden. Diese waren in den Kontrollgruppen nicht vorhanden. In der semiquantitativen Analyse von vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1) mit einem Punktesystem von 0 bis 5 ergab sich ausschließlich in der ROS-Gruppe eine signifikante Abnahme der Expression 84 und 168 Tage nach Bestrahlung im Vergleich zum Tag 0. Diese Reduktion der endothelialen Inflammation fand vor allem in den Anuli und Kommissuren der Klappen statt. Die quantitative Analyse des CD68-Signals zeigte in allen Gruppen, dass mehr Makrophagen in den Taschen als in den Anuli und Kommissuren der Aortenklappe vorhanden waren. Zudem konnten nur sehr vereinzelt T-Zellen in der CD3-Immunfluoreszenz detektiert werden. In der immunhistochemischen Anfärbung der Caspase 3 wurde keine erhöhte apoptotische Aktivität der Zellen gemessen. In diesem Projekt ließ sich durch den lokalen Einfluss von einmalig appliziertem oxidativem Stress am ehesten ein frühes Stadium der Aortenklappensklerose generieren mit morphologischen Veränderungen des Gewebes und einer frühen, aber abnehmenden inflammatorischen Endothelreaktion. Das Modell eignet sich daher zur tieferen Erforschung der frühen pathophysiologischen Ereignisse der Erkrankung mit der Möglichkeit für weitere pharmakologische Studien. Zur weiteren Optimierung kann eine repetitive ROS-Gabe diskutiert werden, welche womöglich zu einer Progression der degenerativen Aortenklappenerkrankung in vivo führen könnte. Aortic valve stenosis is an epidemiologically relevant and progressive disease in the elderly population. The presence of reactive oxygen species (ROS) in degenerative human aortic valves has already been described several times. Nevertheless, dynamic animal models that research the specific and local role of ROS in the pathophysiology of the disease are lacking. In this study a new in vivo small animal model was used for the analysis of changes in the aortic valve caused by reactive oxygen species (ROS). Oxidative stress was induced in close proximity to the aortic valve of rats by the combination of red light laser energy (652 nm; 1 mW; 0,1 W/cm²) and the photosensitizer Foscan® (temoporfin). This procedure is called “photodynamic reaction” (PDR). In order to exclude mechanical or thermal irritation by the intervention the exposed group (ROS-group) was compared to two control groups, Sham- and Laser group (n = 7). 1) In the Sham-group, a laser fiber was inserted intravascularly close to the aortic valve. 2) This fiber was activated in the Laser-group for 60 minutes. 3) Additionally, the ROS-group received an injection of Foscan® 24 hours prior to the irradiation. After explantation, the aortic valves were cryoconserved and sliced. Histological and histochemical analyses with focus on long-term morphological, inflammatory and apoptotic changes in the tissue were performed. In the Hematoxylin and Eosin (H&E) staining wall thickening in some of the ROS-valves 84 and 168 days after irradiation was detected, while no effect could be seen in the control groups. Semiquantitative analysis of vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1), using a scoring system from 0 to 5, showed a significant decline of VCAM-1 expression solely in the ROS-group after 84 and 168 days compared to day 0. This decline of inflammatory endothelial reaction occurred especially in the annuli and commissures of the valve. Quantitative analysis of CD68 revealed significantly more macrophages in the cusps as compared to annuli and commissures of the aortic valve in all the groups. In the CD3 immunofluorescence staining only few T cells could be detected in the tissue of all groups. No elevated apoptotic activity was measurable in the immunhistochemical staining of caspase 3. In this project most likely an early stage of aortic valve sclerosis was induced by the local influence of single-ROS treatment. Oxidative stress led to morphological changes of the tissue and an early but declining inflammatory endothelial response. This model can be used for deeper research of the early pathophysiological events of the disease and further pharmacological studies. To improve the model, a repetitive ROS-treatment could be suggested in order to accelerate the degeneration of the aortic valve in vivo.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	11.05.2023
Dateien geändert am:	11.05.2023
Promotionsantrag am:	04.10.2022
Datum der Promotion:	14.03.2023