Dokument: Auswirkungen diabetischer und dynamischer Bedingungen auf die Degeneration der Aortenklappe
| Titel: | Auswirkungen diabetischer und dynamischer Bedingungen auf die Degeneration der Aortenklappe | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=68653 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250217-151450-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Boulgaropoulos, Joana [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Akhyari, Payam [Gutachter] Prof. Dr. Ouwens, Margriet [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Degenerative Aortenklappenerkrankung, Diabetes Mellitus, Bioreaktor | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die degenerative Aortenklappenerkrankung führt durch strukturelle Veränderungen des Klappengewebes zu einem irreversiblen Funktionsverlust und Stenose der Aortenklappe. Symptome treten oft erst in späten Stadien auf, in denen die Mortalität bereits deutlich erhöht ist und die einzige Möglichkeit der Heilung im Ersatz der Aortenklappe besteht. Der Diabetes mellitus Typ 2 spielt als assoziierter Risikofaktor für die Entstehung und Progression der degenerativen Aortenklappenerkrankung eine bedeutende Rolle, insbesondere da zukünftig mit steigenden Zahlen der enorm hohen weltweiten Prävalenz gerechnet wird. Die molekularen Zusammenhänge beider Erkrankungen sind weitgehend unbekannt und Gegenstand aktueller Forschung. Ziel der Arbeit war es, die Auswirkungen von Hyperglykämie und Hyperinsulinämie auf die Aortenklappe zu untersuchen, wobei ein statisches In-vitro-Modell und ein dynamisches Ex-vivo-Modell als dreidimensionale Kulturmodelle herangezogen wurden. Anschließend erfolgten Untersuchungen in Hinblick auf Degeneration, Fibrose und Insulinsensitivität.
Im computergesteuerten Bioreaktor wirkten annähernd physiologische Umgebungsparameter wie pulsatiler Fluss, Druck, Temperatur und pH-Wert konstant auf ganze Aortenklappenkonduits ein. Daraus resultierte im Vergleich zu statisch kultivierten Proben eine deutlich gesteigerte Fibrose, die mit einer Verdickung der Lamina Spongiosa und einer vermehrten Proteoglykan-Einlagerung einherging. Die extrazelluläre Matrix statisch kultivierter Proben charakterisierte sich hingegen durch die Prominenz von Kollagen. Daneben hatte das Modell Einfluss auf die Expression bekannter Degenerationsmarker wie Acta2, Tgf-β und Spp1 und modulierte die Reaktion des Gewebes auf Hyperglykämie und Hyperinsulinämie, wodurch ein Zusammenspiel physikalischer Parameter und diabetischer Bedingungen deutlich wurde. Bisherige Erkenntnisse belegen eine Sensitivität valvulärer Interstitialzellen auf Insulin sowie den Erwerb einer Insulinresistenz durch diabetische Einflüsse. Diese Eigenschaften wurden im Rahmen dieser Arbeit auch in ganzen Aortenklappen beobachtet, wobei der Effekt mit zunehmender Komplexität des Modells abnahm. Zusammenfassend belegen die Ergebnisse dieser Arbeit ein komplexes Zusammenspiel diabetischer und physikalischer Kulturbedingungen auf molekulare Degenerationsprozesse. Dies öffnet Anreize auf weitere Forschung und das Thema Präventionsarbeit sowie Früherkennung des Diabetes mellitus Typ 2 im klinischen Zusammenhang.Degenerative aortic valve disease leads to an irreversible loss of function of the aortic valve and stenosis of the outflow tract due to structural changes in the valve tissue. Typical symptoms often manifest lately, when mortality is already significantly increased. The only curative therapy then is aortic valve replacement. Type 2 diabetes mellitus plays a significant role as an associated risk factor in development and progression of degenerative aortic valve disease. The increasing prevalence of type 2 diabetes mellitus emphasizes its growing importance as a risk factor and worldwide burden. Molecular interactions between both diseases are largely unknown and therefore subject of current research. The aim of this study was to investigate the effects of hyperglycemia and hyperinsulinemia on the aortic valve. Therefore, two different three- dimensional culture models, a static in vitro model and a complex dynamic ex vivo model in a bioreactor were used. Histological and molecular biological examinations were connected to investigate degeneration, fibrosis and insulin sensitivity of aortic valve tissue. The bioreactor as a computer-controlled system allowed aortic valve culture under nearly physiological conditions, such as pulsatile flow, pressure, temperature, and constant pH. This dynamic environment resulted in a significantly increased fibrosis compared to statically cultured samples, accompanied by thickening of the lamina spongiosa due to enhanced proteoglycan deposition. The extracellular matrix of statically cultured valves, on the other hand, was characterized by the prominence of collagen. Additionally, the model influenced the expression of key degeneration markers such as Acta2, Tgf-β, and Spp1 and modulated the tissue's response to hyperglycemia and hyperinsulinemia, highlighting the interplay between physical parameters and diabetic conditions. Previous findings indicate the sensitivity of valvular interstitial cells to insulin and the development of insulin resistance through exposure to diabetic conditions. These characteristics were observed in whole aortic valves as well, with an increasing complexity of the experimental model leading to a diminishing and potentially protective effect. In summary, the results of this study demonstrate a complex interplay between diabetic and physical culture conditions on molecular degeneration processes. This provides incentives for further research and highlights the relevance of prevention and early detection of Type 2 diabetes mellitus in a clinical context. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 17.02.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 17.02.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 07.07.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 11.02.2025 |
