Dokument: Einfluss reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) auf die osteochondrale Differenzierung von valvulären Interstitialzellen (VICs), die endotheliale Integrität sowie die Hämodynamik bei induzierter degenerativer Aortenklappenstenose

Titel:	Einfluss reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) auf die osteochondrale Differenzierung von valvulären Interstitialzellen (VICs), die endotheliale Integrität sowie die Hämodynamik bei induzierter degenerativer Aortenklappenstenose
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=63081
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230703-130321-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Betke, Sarah [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,17 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.07.2023 / geändert 03.07.2023
Beitragende:	Prof. Dr. med. Payam Akhyari [Gutachter] Dr. Veulemans, Verena [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Neben verschiedenen anderen Risikofaktoren spielen reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in der Progression der degenerativen Aortenklappenerkrankung eine wichtige Rolle. Mit der Intention, kontrolliert und fokal ROS freizusetzen, wurden männliche Wistar Ratten 24 Stunden vor einer einstündigen Rotlichtlaserbestrahlung (CW, 652nm, 1mW) der Aortenklappe mit dem Biosensibilisator Temoporfin (Foscan®, mTHPC) behandelt (ROS-Gruppe) und so einer photodynamischen Reaktion (PDR) ausgesetzt. Kontrollgruppen erhielten zum einen eine 60-minütige Laserbestrahlung ohne die vorherige Applikation von Temoporfin (Laser-Gruppe) und zum anderen nur die inaktivierte Laserfaser ohne Bestrahlung und Biosensibilisator (Sham-Gruppe), um etwaige Effekte durch den Laser selbst oder durch mechanische sowie anästhesiologische Manipulation ausschließen zu können. Das Ziel der Arbeit war es, zelluläre und extrazelluläre Veränderungen der Aortenklappe durch lokalen Einfluss von oxidativen Stress über einen Zeitraum von bis zu 168 Tagen zu detektieren sowie die hämodynamische Relevanz dieser Veränderungen zu untersuchen. Die Aortenklappen der verschiedenen Versuchsgruppen (n=7) wurden jeweils nach 0, 8, 84 und 168 Tagen explantiert und zur weiteren histologischen Analyse aufbereitet. Um die osteochondrale Proliferation und Dedifferenzierung valvulärer Interstitialzellen (VICs) zu untersuchen, wurde eine Sox 9 Immunfluoreszenzfärbung durchgeführt. Das Signal ließ sich vor allem entlang der Kommissuren darstellen, während es im Taschen- und Anulusgewebe kaum nachzuweisen war. Dabei gab es keinen erkennbaren Unterschied zwischen den unterschiedlichen Versuchsgruppen oder den verschiedenen Explantationszeitpunkten. Der Endpunkt der Kalzifikation wurde semiquantitativ mittels der von Kossa Färbung analysiert. Nach 168 Tagen zeigte das Taschengewebe der ROS-Tiere signifikant mehr Verkalkung als das der Sham-Tiere (p < 0,05). Um die endotheliale Integrität beurteilen zu können, wurde eine Immunfluoreszenz-Doppelfärbung mit dem von-Willebrand-Faktor (vWF) und Vimentin durchgeführt. Über alle Gruppen und Explantationszeitpunkte hinweg war eine durchgängige Endothelschicht in den Anulusbereichen der Aortenklappen darzustellen, die zu den Kommissuren hin diskontinuierlicher wurde. Die Taschen zeigten hingegen unabhängig von der jeweiligen Versuchsgruppe endotheliale Unterbrechungen. Für die Beurteilung der hämodynamischen Veränderungen wurden vor den Interventionen sowie unmittelbar vor den Explantationen echokardiografische Untersuchungen durchgeführt. Dabei wurde der transvalvuläre Druckgradient (mmHg) bestimmt, der mit dem Ausmaß einer Aortenklappenstenose und dem Blutfluss über die Klappe korreliert. Dieser war nach 168 Tagen in der ROS-Gruppe im Vergleich zu deren Kontrollgruppen signifikant erhöht (ROS vs. Sham **p < 0,01; ROS vs Laser *p < 0,05). Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass reaktive Sauerstoffspezies und oxidativer Stress einen Einfluss auf die Pathogenese der Aortenklappendegeneration haben könnten, da sie zu einer hämodynamisch relevanten Stenose mit morphologischer Evidenz einer Taschen-Kalzifikation führen. Among other risk factors reactive oxygen species (ROS) play an important role in the progression of aortic valve degeneration. In order to gain a controlled focal induction of ROS-release, male Wistar rats were treated with the biosensitizer temoporfin (Foscan®) 24 hours before their aortic valves were irradiated with a red light laser for 60 minutes (ROS-group) and thus exposed to a photodynamic reaction (PDR). Controls received on the one hand laser irradiation without the application of temoporfin (Laser-group) and on the other hand an insertion of the deactivated laser fiber without irradiation and Foscan® (Sham-group) to identify potential side-effects due to mechanical and anaesthesiological manipulation. The objective of this experiment was to detect cellular and extracellular alterations of the aortic valve by the local impact of oxidative stress over a period of 168 days. Aortic valves were explanted 0, 8, 84 and 168 days after initial treatment (n=7) for further histological and immunofluorescence analyses which focused on the osteochondrogenic proliferation and dedifferentiation of valvular interstitial cells (VICs). Therefore, Sox-9 expression was analysed via immunofluorescence staining. Sox-9 signal further appeared among the commissures of the aortic valves while it was barely detectable in the cusps or annulus areas. There were no noticeable differences across the groups as well as across the explantation time points. In an effort to analyse subsequent calcification, von Kossa staining was implemented and analysed semi-quantitatively with a scoring system. After 168 days, cusp tissue of ROS animals was significantly more calcified than cusps of the sham group (p < 0,05). To evaluate endothelial integrity an immunofluorescence double-staining of von Willebrand factor (vWF) and Vimentin was performed. Over all groups and at any follow up time there was a consistent endothelial layer in annulus areas of the aortic valves. Endothelial integrity became interrupted towards the commissures. However, cusps of all groups showed endothelial discontinuation regardless of intervention. The hemodynamic relevance of the induced aortic valve degeneration was echocardiographically measured and transvalvular pressure gradients [mmHg] were determined, correlating with the severity of aortic stenosis and the blood flow velocity across the valve. After 168 days, the ROS group displayed severe aortic valve stenosis in comparison to the control groups after 168 days (ROS vs. Sham **p < 0,01; ROS vs Laser *p < 0,05). These results suggest that ROS release and oxidative stress have an impact on the pathogenesis of aortic valve degeneration as they lead to a hemodynamically significant stenosis with morphological evidence of cusp calcification.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	03.07.2023
Dateien geändert am:	03.07.2023
Promotionsantrag am:	18.11.2022
Datum der Promotion:	25.05.2023