Der Einfluss von FGF-2 Überexpression auf Arteriogenese und Angiogenese

Abstract

Einleitung: Der basische Fibrozyten Wachstumsfaktor (FGF2) hat sich in den letzten Jahren als potenter Stimulator des Gefäßwachstums (Arteriogenese und Angiogenese) erwiesen. Um den FGF-2 getriggerten Effekt der Arterio- und Angiogenese näher zu beleuchten, wurden genetisch veränderte Mäuse, die FGF-2 überexprimieren, untersucht. Es wurde nach histologischen Hinweisen für das Gefäßwachstum und der Verbesserung der Blutversorgung gesucht. Das Ziel der hier vorliegenden Arbeit war es, zu zeigen, dass endogen exprimiertes FGF-2 in der Lage ist, arterio- und angiogenetische Prozesse einzuleiten und zu verbessern. Des Weiteren galt es zu überprüfen, in wie weit die durch die Okklusion verursachte Ischämie, kompensiert werden konnte. Methoden: FGF-2 überexprimierenden Mäusen wurde die A. femoralis der rechten Seite ligiert. Anschließend wurden die Tiere nach dem Zufallsprinzip zu gleichen Anzahlen in eine Gruppe, die moderates Training erhielt, und eine, die ruhen durfte, eingeteilt. Nach 39 Tagen wurden funktionelle Daten [42] erhoben und histologische Schnitte der Mm. adductorii und Mm. gastrocnemii beider Hinterläufe erstellt. Die Struktur des Gewebes wurde mittels immunhistochemischer histologischer Verfahren untersucht. Folgende Parameter wurden erhoben: Anzahl der Kollateralarterien, Gesamtdurchmesser und Zunahme des Gesamtdurchmessers der Kollateralarterien in den Mm. adductorii, Arteriendichte, Kapillardichte von schnellen und langsamem Muskelfasern und Fasertyp in den Mm. gastrocnemii. Die Ergebnisse wurden mit einer korrespondierenden Kontrollgruppe von Wild-Typ-Mäusen verglichen. Ergebnisse: Die funktionellen Ergebnisse ergaben eine signifikant bessere Trainingskapazität und Durchblutung der transgenen Tiere [42]. Die histologischen Untersuchungen bestätigten diese Ergebnisse. Transgene Tier zeichneten sich per se durch eine höhere Kapillardichte aus. Auf Okklusion reagierten die transgenen Tiere mit einer stärker erhöhten Kollateralarteriendichte als die Kontrollen. Als Maß der Ischämie und zur Überprüfung der Kompensationsmechanismen wurden die Arteriendichte und der vorherrschende Fasertyp im M. gastrocnemius bestimmt. Transgene Tiere wiesen niedrigere Werte für die Arteriendichte im M. gastrocnemius auf als die Kontrollen. Auch der Faserwechsel im vom schnellen Typ II zum langsamen Typ I im M. gastrocnemius zeigte sich in den transgenen Tiere weit weniger ausgeprägt als in den Proben der Kontroll Tiere. Schlussfolgerung: Transgene Tiere kompensieren die Okklusion der A. femoralis und erreichen in den funktionellen Untersuchungen deutlich bessere Werte als Kontrolltiere. Die histologischen Untersuchungen bestätigten diese Befunde. Transgene Tiere sind in der Lage, den Blutfluss durch die Vermehrung von Gefäßstrukturen (Kapillaren und Arterien) zu verbessern. FGF-2 Überexpression resultiert folglich in einem deutlich protektiven Effekt gegenüber Ischämie, hervorgerufen durch akuten oder chronischen arteriellen Introduction: In the past years the basic fibrblast growth factor (FGF-2) has been shown to be a potent stimulator of arteriogenesis and angiogenesis. To study the FGF-2 triggered effect on arterio- and angiogenesis FGF-2 overexpressing mice were used. It was searched for histological evidence of vessel growth. Aim of this study was to provide evidence for the arteriogenic and angiogenic effect of FGF-2 overexpression. In addition we wanted to test, if FGF-2 overexpressing mice could compensate the severe ischemia upon long term occlusion of the femoral artery. Materials and methods: The right femoral artery of FGF-2 overexpressing mice was ligated. Animals were divided into two groups, one receiving moderate training and one resting. After 39 days functional data was obtained [42] and histological sections of the Mm. adductorii and Mm. gastrocnemii of both hind limbs were made. The histological structure of all tissues was studied with immunochemical histology. The nummber of collateral arteries, average diameter and increase of total diameter in the Mm. adductorii as well as the arterial density, capillary density in slow and fast fibres and fibre type shift in the Mm. gasrocnemii, was observed. Results were compared with groups of non transgenic littermates. Results: The functional results showed a significantly improved training capacity as well as significantly improved blood flow in the occluded hind limb of transgenic mice [42]. The histological results confirmed these functional findings. Transgenic mice showed a higher capillary density, a higher nummber of collateral arteries and a higher increase in collateral diameter than controls. To measure the severity of ischemia, arterial density and fibre type-shift was studied. Transgenic mice showed a lower arterial density and a reduced fibre type shift in the Mm. gastrocnemii than the controls. Conclusion: FGF-2 overexpressing mice are able to compensate the occlusion of the femoral artery and obtain better results in all functional tests than non-transgenic controls. The histology results were able to confirm these findings. Transgenic mice are able to improve their blood flow by vessel growth (capillaries and arteries). FGF-2 overexpression shows a significantl protective effect towards ischemia caused by acute or chronic arterial occlusion.