Dokument: Etablierung der Kultivierung von Aortenklappen unter Hypoxie in einem ex vivo Modell (Bioreaktor)
| Titel: | Etablierung der Kultivierung von Aortenklappen unter Hypoxie in einem ex vivo Modell (Bioreaktor) | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=67759 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20241216-083155-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Candan, Asya [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Akhyari, Payam [Gutachter] Prof. Dr. Margriet Ouwens [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Hypoxie führt, aufgrund einer Taschenverdickung bei einer kalzifizierenden Aortenklappenerkrankung (CAVD), zu einer Hochregulierung des Hypoxie-induzierten Faktors 1α (Hif-1α) und seiner Zielgene vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor (VEGF), solute carrier family 2 member 1 (SLC2A1) und Carboanhydrase 9 (CA9). Der Einfluss von Hypoxie auf die CAVD-Progression ist jedoch noch nicht ausreichend untersucht. Ziel der Arbeit ist die Etablierung der Kultivierung der Aortenklappe unter hypoxischen Bedingungen, als Modell zur Erforschung von Therapieansätzen der CAVD. Dafür wurden ovine Aortenklappen in einem 3D-Zellkulturmodell unter statischen Bedingungen für 7 und 14 Tage unter normoxischen und hypoxischen Bedingungen kultiviert. Die Morphologie und Zellverteilung wurden durch histologische Analysen untersucht. Zusätzlich wurden native ovine Aortenklappenkonduits in einem ex vivo Modell unter physiologischen Bedingungen mit einem pulsatilen Flussprofil im Bioreaktor kultiviert. Der computergesteuerte Bioreaktor hielt die Bedingungen Temperatur, Druck und pH-Einstellung aufrecht. Um optimale hypoxische Kulturbedingungen im Bioreaktor zu etablieren, wurde der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Bioreaktors für verschiedene Begasungsbedingungen und Schlaucharten gemessen. Die Aortenklappenkonduits wurden unter normoxischen und hypoxischen Bedingungen im Bioreaktor unter Verwendung von Silikon – und Gummischläuchen kultiviert. Nach 3 Tagen Kultivierung wurden hier die Genexpression analysiert und die Klappenmorphologie mit Hilfe etablierter, histologischer Färbemethoden untersucht. Die histologische Untersuchung der ovinen Aortenklappen im 3D-Zellkulturmodell zeigte nach 7 Tagen in allen Bedingungen keine morphologischen Veränderungen. Nach 14 Tagen war eine Verdickung der Taschen im Vergleich zu 7 Tagen Kultivierung zu sehen, bei erhaltener Zellmorphologie und Struktur der extrazellulären Matrix. Im Bioreaktorsystem konnten verschiedene hypoxische Bedingungen entwickelt werden. Die hypoxische Kultivierung von Aortenklappen im Bioreaktor führte zu keiner erhöhten Expression von Hif-1α-Zielgenen (VEGF, SLC2A1 und CA9). Die histologische Analyse konnte den Erhalt der Gewebeintegrität der Aortenklappe sowohl im Bioreaktor als auch im 3D-Zellkulturmodell zeigen, während die Kultivierung mit Gummischläuchen zu Gewebedefekten führte.Local hypoxia due to leaflet thickening during calcific aortic valve disease (CAVD) leads to upregulation of hypoxia-inducible factor-1α (Hif-1α) and its target genes vascular endothelial growth factor (VEGF), solute carrier family 2 member 1 (SLC2A1), carbonic anhydrase 9 (CA9). However, interrelation of CAVD progression with hypoxia in aortic valve is still poorly understood. The aim of this work is to establish the cultivation of the aortic valve under hypoxic conditions in order to use therapeutic approaches for calcic aortic valve disease.
Ovine aortic valves were cultivated in an ECM-based 3D cell culture model under static conditions for 7 and 14 days under normoxic and hypoxic conditions (1% O2). 3D culture morphology and cell distribution were as well examined by histological analysis. In addition, native aortic valve conduits were cultivated in an ex vivo model under physiological conditions and a pulsatile flow profile. The computer-controlled bioreactor maintained these conditions via temperature, pressure and pH adjustment. To establish hypoxic culture conditions in the bioreactor partial oxygen pressure within the bioreactor was measured for various chamber setups, gassing conditions and different kind of tubes to find an optimal hypoxic condition. Ovine aortic valve conduits were cultivated under normoxic and hypoxic conditions in the bioreactor using silicone and rubber tubes. After 3 days of cultivation gene expression levels were analyzed and valve-morphology were explored with histological dye. Histological analysis of ovine valves in the 3D cell culture model showed no morphological alterations after 7 days in all conditions. After 14 days a leaflet thickening compared to 7 days of cultivation could be seen, indicating preserved cell morphology, extracelluar matrix structure and ongoing leaflet thickening in hypoxic and normoxic conditions. Different hypoxic conditions could be developed in the bioreactor system. Hypoxic cultivation of aortic valves in the bioreactor did not lead to higher expression of Hif-1α target genes (VEGF, SLC2A1 and CA9). No morphological changes were observed under hypoxic conditions compared to normoxia. Tissue integrity was intact using silicone tubes, while cultivation with rubber tubes led to destruction of the tissue. The histological analysis could show maintenance of the tissue integrity of the aortic valve as well in the bioreactor system as in the 3D cell culture model. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 16.12.2024 | |||||||
| Dateien geändert am: | 16.12.2024 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.06.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.11.2024 |
