Dokument: Wirkung des extrazellulären Proteins Osteopontin auf die osteogene Transformation von VIC in einem dreidimensionalen Zellkulturmodell
| Titel: | Wirkung des extrazellulären Proteins Osteopontin auf die osteogene Transformation von VIC in einem dreidimensionalen Zellkulturmodell | |||||||
| Weiterer Titel: | Effect of the extracellular protein osteopontin on the osteogenic transformation of VIC in a 3D cell culture model | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=64101 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20231115-113016-9 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Baier, Karina [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. med. Akhyari, Payam [Gutachter] Prof. Dr. med. Sixt, Stefan Urs [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Osteopontin | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die Aortenklappenstenose stellt bei der zunehmend alternden Bevölkerung ein hoch aktuelles klinisches Problem dar. Etwa 30% der westlichen Welt über 65 Jahre leiden an einer Aortenklappensklerose. Diese entsteht durch fibrosierende Prozesse, die nach aktuellem Stand der Forschung über eine chronische Inflammation zu einer Verdickung der Aortenklappe führen. Die klinisch manifeste Aortenklappenstenose entsteht im Spätstadium durch Biomineralisation der Klappenmatrix und führt zu einer Herzinsuffizienz. Unter einer manifesten Aortenklappenstenose leiden ca. 3% der über 75-Jährigen.
Die einzige kurative Therapie ist hierbei der Aortenklappenersatz. Jedoch ist auch die biologische Klappenprothese der Herzklappendegeneration ausgesetzt. Einen kausalen pharmakologischen Therapieansatz gibt es aktuell noch nicht. Umso wichtiger ist es den komplexen Pathomechanismus der Aortenklappendegeneration, näher zu verstehen, in welchem die extrazelluläre Matrix (ECM) und Valvuläre Interstitialzellen (VIC) eine wesentliche Rolle spielen. Eine weitere wesentliche Rolle wird dem multifunktionellen Phosphoprotein Osteopontin (OPN) zugesprochen. Ziel der Arbeit war es die Rolle des extrazellulären Matrixproteins Osteopontin bei der Entstehung der Herzklappendegeneration zu untersuchen. Hierfür wurde die Wirkung des Osteopontins, abhängig von seinem Phosphorylierungszustand, auf valvuläre Interstitialzellen in einem zweidimensionalen und in einem dreidimensionalen Zellkulturmodell (mECM) untersucht. Das übergeordnete Ziel ist die Schaffung von experimentellen Bedingungen, unter denen eine Kalzifizierung der Herzklappe bzw. der Herzklappenprothese verhindert werden kann. Als Grundlage für die Untersuchung der Wirkung des OPN auf Kalzifizierungsprozesse in VIC-Kulturen wurde ein matrigelbasiertes, dreidimensionales Zellkulturmodell (mECM) verwendet. Nach Etablierung der Kalzifizierung in diesem Modell und Nachweis mittels histologischer Färbung und Quantifizierung des Kalziumgehalts mittels Kalziumassay, wurden Versuche mit OPN in zweidimensionalen und dreidimensionalen VIC-Kulturen durchgeführt. Zusätzlich erfolgte die Etablierung der Phosphorylierung und Dephosphorylierung des OPN und der Nachweis dieser mittels Westernblot. Daraufhin wurde die Wirkung des OPN auf VIC in Abhängigkeit von seinem Phosphorylierungszustand untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass eine Kostimulation der VIC mit OPN und dem vascular endothelial growth factor (VEGF) oder OPN und transforming growth factor (TGF) zu einer vermehrten alpha smooth muscle actin-Expression (α-SMA) und somit zu einer vermehrten VIC-Aktivierung führen. Die VIC-Aktivierung wird als Teil der Kalzifizierungsprozesse in Aortenklappen angesehen. Zusätzlich konnte eine Veränderung der OPN-Wirkung auf Kalzifizierungsprozesse in VIC-Kulturen in Abhängigkeit von dem Phosphorylierungsstatus des OPN nachgewiesen werden. Durch die Stimulation von VIC im zweidimensionalen Modell mit phosphoryliertem OPN (pOPN) konnte ein dekalzifizierender Effekt erzielt werden. Eine Reproduktion des dekalzifizierenden Effekts auf VIC im mECM-Modell war nicht möglich, welches an einer verminderten Aktivierung der VIC in den mECM liegen könnte. Schlussfolgernd ist OPN in Abhängigkeit von seinem Phosphorylierungszustand ein wesentlicher Regulator von Kalzifizierungsprozessen, die zu einer Aortenklappenstenose führen.Calcific aortic valve disease (CAVD) is due to the aging population a highly topical clinical problem. Approximately 30% of the population of the developed world suffer from an aortic valve sclerosis. The disease arises from fibrosing processes which leads through a chronic inflammation to the thickening of the aortic valve. The clinic manifest aortic stenosis is the late manifestation of the disease through biomineralization of the valve matrix. It leads to heart failure. Around 3% of the people over 75 years suffer from a severe aortic stenosis. The only curative therapy to this point is the aortic valve replacement. However, the biological valve replacement is as well affected by degeneration. To this point no causal pharmacological therapy exists to treat patients with a severe aortic stenosis. Therefore, it is important to fully understand the complex pathomechanism of the CAVD, in which the extracellular matrix (ECM) and valvular interstitial cells (VIC) play a significant role. Furthermore, the phosphoprotein Osteopontin (OPN) might be an important regulator in the development of the CAVD. The aim of the study was to examine the role of the extracellular matrix protein OPN in the progression of CAVD. A main aspect of the study was to investigate the effect of OPN on the VIC based on the phosphorylation status of OPN. Two cell culture models, a two-dimensional and a three-dimensional (mECM) VIC model, has been used to examine the effect of the OPN. The main goal was to create conditions to stop the degeneration of aortic valves and biological aortic valve replacements. The foundation of the study was a three-dimensional Matrigel-based cell culture model with VIC (mECM), which was calcified. After verifying the calcification in the mECM with histological treatments and Calcium assays, the examination of the effect of OPN und the mECM model started. Additionally, an experiment for the phosphorylation and dephosphorylation of the OPN (pOPN and dOPN) was established. So furthermore, the effect of the OPN on the calcification processes around VIC could be investigated depending on its phosphorylation status. The analyses have shown that a costimulation of the mECM with transforming growth factor (TGFβ) and OPN as well as vascular endothelial growth factor (VEGF) and OPN leads to an activation of the VIC, which was measured by the expression of alpha smooth muscle actin (α-SMA) expression in the histological examination. The activation of the VIC is known to be a part of the progression of the CAVD. Furthermore, it was shown that the effect of the OPN is phosphorylationstatus-dependent. A regress of calcification was achieved after stimulating the two-dimensional VIC cultures with phosphorylates OPN (pOPN). This result could not be transferred to the mECM model. This study confirmed that the effect of the OPN is dependent on the phosphorylation status of the phosphoprotein. Still, it was revealed that the costimulation of OPN and TGFß/VEGF leads to an increased activation of VIC in the mECM. And although the study has shown that OPN is an important regulator in the progression of CAVD further studies are needed to fully understand the signaling processes of the OPN. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 15.11.2023 | |||||||
| Dateien geändert am: | 15.11.2023 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 14.03.2023 | |||||||
| Datum der Promotion: | 31.10.2023 |
