Dokument: Novel Biomarkers for the Outcome after Acute Myocardial Infarction
| Titel: | Novel Biomarkers for the Outcome after Acute Myocardial Infarction | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=65848 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20240531-111649-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Hamid, Marwan Ahmed Ahmed [Autor] | |||||||
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| Stichwörter: | Bone marrow, 19FMRI, Coronary artery diseases, Acute myocardial infarction | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Der ischämische Schaden, der während eines Myokardinfarkts (MI) auftritt, löst eine massive Immunantwort mit Induktion einer Notfall-Hämatopoese im Knochenmark aus. Dabei spielt das Mark der Röhrenknochen eine wichtige Rolle, aber auch das Brustbein ist blutbildend aktiv und liegt anatomisch in unmittelbarer Nähe zum Herzen. Dennoch wurde sein Beitrag zur Notfall-Hämatopoese nach MI bislang noch nicht untersucht. Hierfür untersuchten wir das Brustbein von Patienten mit ST-Strecken-Hebungs-Myokardinfarkt (STEMI) und in einem murinen MI-Modell mittels nicht-invasiver Magnetresonanztomographie (MRT) einschließlich kardialer Funktionsanalyse und parametrischer Kartierung (T1+T2). Unsere Daten zeigten einen signifikanten Anstieg des
sternalen T2 an Tag 1 nach STEMI, der an 5. Tag wieder abnahm und sich während der Nachbeobachtung von 6 Monaten nahezu den Werten gesunder Kontrollpersonen näherte. Die MI-Induktion im Mausmodell führte zu ähnlichen Ergebnissen mit einem Anstieg des sternalen T2 an Tag 1 nach MI. Wichtig ist, dass dieser Anstieg von T2 spezifisch für das sternale Knochenmark war, da eine parallele Messung der Tibia das gegenteilige Verhalten zeigte. Dies spiegelte sich auch in durchflusszytometrischen Analysen des Neutrophilengehalts wider. Während die Tibia erst 1 Tag nach MI eine signifikante Freisetzung von Neutrophilen zeigte, war die entsprechende Reaktion des Brustbeins bereits nach 3 Stunden detektierbar. Mittels 1H/19F-MRT konnte parallel dazu gezeigt werden, dass die 19F-Markierung von Neutrophilen im Brustbein vor MI bei einer erneuten Untersuchung nach MI ein deutliches 19F-Signal im Herzen ergab, das exakt mit dem LGE-positiven Myokard übereinstimmte. Bei weiterer Analyse der Humandaten stellten wir einen Trend zu einer positiven Korrelation von T2 mit der Menge zirkulierender Neutrophilen 1 Tag nach STEMI fest, was darauf hindeutet, dass sich der Grad der sternalen Notfall-Hämatopoese in einer Veränderung von T2 widerspiegelt. Darüber hinaus zeigte der Fettgehalt eine umgekehrte Korrelation mit T2, was höchstwahrscheinlich auf einen erhöhten Substratverbrauch im Zusammenhang mit der Stimulierung der Hämatopoese zurückzuführen ist. Hinsichtlich des kardialen Remodellings beobachteten wir eine signifikante negative Korrelation mit T2 1 Tag nach STEMI und je größer der T2-Abfall von Tag 1 bis Tag 5, desto geringer war der Grad des Remodelling. Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass eine starke, frühzeitige Aktivierung der sternalen NotfallHämatopoese zur zügigen Entfernung von Zelldebris und deren anschließende schnelle Deaktivierung sich positiv auf das Remodelling des menschlichen Herzens nach STEMI auswirkt. Ob diese Effekte durch eine verstärkte Freisetzung von z.B. Neutrophile aus dem Brustbein in den Kreislauf und/oder durch direkten Transport dieser Zellen in das verletzte Herz vermittelt sind, muß in zukünftigen Studien untersucht werden.The extensive ischemic injury that occurs during myocardial infarction (MI) triggers a massive immune response with induction of emergency hematopoiesis in the bone marrow. For this, the marrow of the long bones is expected to play a major role, but also the sternum is haematopoietically active and anatomically in close vicinity to the heart. Nevertheless, its exact contribution to this process has not yet been investigated. To address this question, we investigated the sternum in patients with ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI) and a murine model of MI by non-invasive Magnetic Resonance Imaging (MRI) including analysis of cardiac and parametric mapping (T1+T2). Our data showed a significant increase in sternal T2 at 1 day after STEMI, which decreased again at day 5 and continued to approach nearly baseline values of healthy controls during a follow-up of 6 months. Experimental induction of MI in the murine model resulted in similar findings with an increase of sternal T2 at day 1 after MI. Importantly, this rise in T2 was specific for the sternal bone marrow, since parallel measurement of the tibia demonstrated the opposite behavior. As expected, neutrophil levels in humans were elevated at day 1 postSTEMI which also normalized over time, and the differential behavior of the distinct hematopoietic niches was also reflected in flow cytometric analyses of their neutrophil content in mice. Whereas the tibia did not show significant neutrophils release until 1 day after MI, the corresponding response of the sternum was detectable as early as 3 hours after MI. Using 1H/19F MRI, it could be demonstrated that 19F labeling of neutrophils in the sternum prior MI, on re-examination after induction of MI resulted in a clear 19F signal within the heart, which exactly matched the LGE-delineated myocardium. In further investigation of the human data, we found a trend towards a positive correlation of T2 with the amount of circulating neutrophils 1 day after STEMI suggesting that the degree of sternal emergency hematopoiesis is mirrored by alteration in T2. Furthermore, fat content revealed an inverse correlation with T2, this most likely reflects an enhanced substrate consumption associated with the stimulation of hematopoiesis. For the degree of heart remodeling we observed a significant negative correlation with T2 1 day after STEMI with the higher sternal T2 and the larger its drop from day 1 to day 5, the less the adverse remodeling. Overall, our results suggest a strong early activation of sternal emergency hematopoiesis for quick removal of debris and its subsequent rapid de-activation as beneficial for the remodeling of the human heart after STEMI. Whether these effects are mediated via an enhanced release of e.g. neutrophils from the sternum into the circulation and/or by direct trafficking of these cells into the injured heart has to be investigated in future studies. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 31.05.2024 | |||||||
| Dateien geändert am: | 31.05.2024 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 26.04.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 26.04.2024 |
