Dokument: Etablierung eines Kleintiermodells zum Einfluss von reaktiven Sauerstoffspezies auf die inflammatorische endotheliale Aktivierung im Rahmen der Aortenklappendegeneration

Titel:	Etablierung eines Kleintiermodells zum Einfluss von reaktiven Sauerstoffspezies auf die inflammatorische endotheliale Aktivierung im Rahmen der Aortenklappendegeneration
Weiterer Titel:	Development and evaluation of a small animal model for the impact of reactive oxygen species on inflammatory endothelial activation in the context of aortic valve degeneration
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62612
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230517-103159-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Jacobi, Laura Alida [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 11,22 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.05.2023 / geändert 09.05.2023
Beitragende:	Prof. Dr. med. Payam Akhyari [Gutachter] PD Dr. med. Tobias Zeus [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die degenerative Aortenklappenerkrankung (degenerative aortic valve disease, DAVD) ist eine fortschreitende Erkrankung, deren klinische Relevanz aufgrund der alternden Bevölkerungsstruktur steigt. Bisher bestehen nur operative und interventionelle, aber keine medikamentösen Therapieansätze. Zu den zahlreichen bekannten Faktoren, die zur Entstehung der Erkrankung beitragen, gehören unter anderem das metabolische Syndrom, Nierenversagen, das Alter, Nikotinabusus und oxidativer Stress. Zur Untersuchung der Erkrankung im Tiermodell wurden bisher Modelle verwendet, die die Auswirkungen von systemisch appliziertem oxidativem Stress untersuchten. Welche Rolle lokaler oxidativer Stress auf das Aortenklappengewebe hat, ist bisher nur unzureichend bekannt. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Rattenmodells, welches die Folgen einer lokalen Applikation von reaktiven Sauerstoffspezies (reactive oxygen species, ROS) an der Aortenklappe näher beleuchtet und mit dem pathophysiologischen Konzept der Aortenklappendegeneration vergleicht. Die Grundlage des Modells ist die lokale Erzeugung von ROS durch eine photodynamische Reaktion (PDR). Den Ratten wurde der Photosensibilisator Temoporfin injiziert und deren Aortenklappen anschließend in vivo über eine Laserfaser mit einem Rotlichtlaser bestrahlt. Zunächst wurde die optimale Bestrahlungsdauer ermittelt, welche ein hohes Maß an oxidativem Stress generiert. Verglichen wurden die Ergebnisse mit Daten aus Kontrollgruppen, die entweder keinen Photosensibilisator (Laser-Gruppe) erhielten oder mit Tieren, die keinen Photosensibilisator erhielten und deren Klappen zudem nicht bestrahlt wurden (Sham-Gruppe). Die Analyse der Aortenklappen erfolgte direkt unmittelbar nach der Intervention (t = 0 d) und acht Tage nach der Prozedur (t = 8 d). Morphologische Veränderungen wurden mit einer Hämatoxylin-Eosin-Färbung (HE-Färbung) analysiert. Oxidativer Stress durch ROS wurde indirekt mithilfe einer 8-Hydroxy-2’Deoxyguanosin (8-OHdG)-Immunfluoreszenzfärbung nachgewiesen. Inflammatorisch endotheliale und apoptotische Prozesse wurden immunhistochemisch mithilfe des Vascular Cell Adhesion Molecule 1 (VCAM-1, Vaskuläres Zelladhäsionsmolekül 1) und der Cleaved Caspase 3 analysiert. Eine 60-minütige PDR zeigte zum Zeitpunkt t = 0 d zum einen ein signifikant höheres Maß an ROS verglichen mit der Sham-Kontrollgruppe, zum anderen aber auch signifikant mehr oxidativen Stress als nach einer 10-minütigen PDR. Die 60-minütige PDR führte zum Zeitpunkt t = 0 d verglichen mit der gleichsinnigen Laser-Kontrollgruppe zwar zu einer signifikant erhöhten VCAM-1-Expression, nicht jedoch in höherem Maß als eine Bestrahlungsdauer von 10 Minuten. Acht Tage nach der Intervention verminderte sich sowohl der oxidative Stress als auch die inflammatorische endotheliale Aktivierung an der Aortenklappe. Morphologisch zeigten sich in keiner Gruppe Veränderungen. Zu keinem Zeitpunkt konnte eine vermehrte Apoptose im Gewebe als Ausdruck von physikalischem Schaden nachgewiesen werden. Auf der Basis dieser Ergebnisse kann in Langzeitversuchen die Entstehung einer manifesten DAVD im dargestellten Modell analysiert werden. Hierdurch kann der Einfluss von oxidativem Stress insbesondere in der Frühphase der Erkrankung genauer untersucht werden. Dies kann auch die Entwicklung medikamentöser Therapieansätze zur Verhinderung einer ausgeprägten DAVD ermöglichen. The degenerative aortic valve disease (DAVD) is a progressive disorder with an increasing clinical relevance in our aging population. So far there are only operative and interventional, but no pharmaceutical therapeutic approaches existing. It is known that many different factors are involved in the process of degeneration. These include but are not limited to the metabolic syndrome, smoking, renal failure, old age and oxidative stress. In current animal models the oxidative stress is applicated systemically and the mere local effect has not been determined yet. The aim of this work was the development of a new small animal model, which examines the isolated impact of reactive oxygen species (ROS) in the aortic valve and compares it to the current pathophysiological concept of aortic valve degeneration. The basis of this model is the local generation of ROS through photodynamic reaction (PDR). The photosensitizer Temoporfin was injected in the rats and their aortic valves were irradiated in vivo by a red-light laser. At first the ideal duration of irradiation was established, in which oxidative stress was generated in a high degree without damaging the aortic valve tissue. The results were compared to control groups, which did not receive any photosensitizer, but radiation (laser-control-group) or neither a photosensitizer nor radiation (sham-control-group). The aortic valves were analysed either directly after intervention (t = 0 d) or eight days post-operative (t = 8 d). Morphologic changes were ascertained by a haematoxylin and eosin stain (HE). Oxidative stress was detected indirectly with an immunofluorescence staining for 8-hydroxy-2‘-deoxyguanosine (8-OHdG). Inflammatory endothelial and apoptotic processes were analysed immunohistochemically by vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1) and cleaved caspase 3. At the timepoint t = 0 d a 60-minute PDR created a significantly higher degree of oxidative stress compared to the sham-control-group, as well as compared to a 10-minute PDR. At the same timepoint a 60-minute PDR led to a significant higher VCAM-1-expression compared to the laser-control-group, but not in a higher degree than the effect of a 10-minute irradiation. Eight days after the intervention both the oxidative stress and the inflammatory endothelial activation on the aortic valve decreased. No morphological changes were seen in the different treatment groups up until then. An augmented apoptosis in the tissue was not established as a manifestation of physical impairment at any time. Based on these findings long-term experiments can be conducted to evaluate the development of the DAVD in this model. The impact of oxidative stress can be examined especially in early stages of the disease as a result of this. This may help to provide pharmaceutical therapeutic approaches in early stages of DAVD.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	17.05.2023
Dateien geändert am:	17.05.2023
Promotionsantrag am:	18.09.2022
Datum der Promotion:	28.02.2023