Die Rolle zirkulierender Fibrozyten in der Pathogenese der pulmonal arteriellen Hypertonie

Abstract

Die Pulmonale Hypertonie (PH) ist eine vaskuloproliferative Erkrankung, die durch eine Druck- und Widerstandserhöhung in der pulmonalen Zirkulation charakterisiert ist. Heterogene strukturelle Veränderungen der distalen Pulmonalgefase führen zu einer progredienten Obliteration des Lumens mit konsekutiver Erhöhung des pulmonal vaskularen Widerstands und einer vermehrten Rechtsherzbelastung. An der Progression des vaskularen Remodellings sind verschiedene zellulare Mediatoren und Signalmechanismen beteiligt, die Hypertrophie, Hyperplasie und Deposition extrazellularer Matrix-Komponenten induzieren. Aktuelle Untersuchungen implizieren, dass die Rekrutierung von zirkulierenden mesenchymalen Vorlauferzellen, genannt Fibrozyten, zur Manifestation der PAH beitragt. Diese fibroproliferativen Zellen begünstigen über autokrine und parakrine Signalwege die Initiation und Progression des vaskularen Remodellings der distalen Pulmonalgefase und konnten somit ein interessantes pharmakologisches Target darstellen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Rolle zirkulierender Fibrozyten in der Pathogenese der PAH zu untersuchen. Dazu wurden Fibrozyten aus peripher-venösem Blut von IPAH-Patienten (n = 54) und Patienten mit CVD assoziierter PAH (n = 12) isoliert, kultiviert und nach 7 Tagen mittels Fluoreszenzmikroskopie quantifiziert. Als Kontrolle dienten altersgematchte gesunde Kontrollprobanden (n = 23) sowie Patienten mit PVH (n = 20). Eine signifikante Erhöhung der Anzahl zirkulierender Fibrozyten bzw. adhärenter Zellen konnte bei Patienten mit PAH und PVH im Vergleich zur Kontrollgruppe beobachtet werden. Interessanterweise konnte von einer vermehrten Rekrutierung dieser Vorlauferzellen nicht zwingend auf eine gesteigerte Expression der Zytokine PDGF-BB, VEGF-A, TGF-bera und SDF-1alpha im Zellüberstand geschlossen werden. Lediglich fur die Genexpression des Kollagen-I Schlüsselenzyms P4HB ergab sich ein signifikanter Unterschied zwischen PAH-Patienten und Kontrollkollektiv. In Bezug auf die klinische Bedeutung von Fibrozyten zeigte sich keine Korrelation zwischen Zellzahl und hämodynamischen Parametern, die den klinischen Schweregrad der PH widerspiegeln. Die Rekrutierung dieser Zellen konnte durch den Einsatz etablierter Medikamente in der Behandlung der PH nicht beeinflusst werden. Diese Ergebnisse lassen die Vermutung zu, dass zirkulierende Fibrozyten bei Patienten mit PAH vermehrt rekrutiert werden und zu einem gewissen Grad an pulmonalen Gefässumbauprozessen beteiligt sein konnen. Die zugrunde liegenden zellularen Mechanismen sind allerdings nur ansatzweise geklärt und müssen in weiterführenden Studien untersucht werden. Limitationen der Arbeit sind die relativ niedrigen Patientenzahlen in den einzelnen Subgruppen. Pulmonary Hypertension (PH) is vasculoproliferative disorder, which is characterized by increased pulmonary artery pressure and pulmonary vascular resistance. Heterogenous structural changes of distal pulmonary arteries are leading to a progressive obliteration of the vascular lumen associated with an elevation of pulmonary vascular resistance and subsequent right ventricular dysfunction. Different cellular mediators and signaling pathways induce the progession of pulmonary vascular remodelling via hypertrophy, hyperplasia and deposition of extracellular matrix proteins. Recent studies provide evidence that the recruitment of circulating mesenchymal progenitor cells, named fibrocytes, contribute to the manifestation of PAH. These fibroproliferative cells have the ability to promote the initiation and progression of the vascular remodelling and seem to be an interesting pharmacological target. Based on this background, the current thesis aimed to elucidate the role of circulating fibrocytes in the pathogenesis of PAH. Therefore we isolated fibrocytes from peripheral venous blood of patients suffering from IPAH (n = 54) and from CDV associated PAH (n = 12). After 7 days of cultivation the cells were quantified by fluorescence microscopy. We used healthy age-matched volunteers and patients with PVD (n = 20) as control subjects. Fibrocytes resp. adherent cells were significantly elevated in patients with PAH and PVH compared to healthy control subjects. Interestingly fibrocytes numbers were not correlated with the expression of cytokines such as PDGF-BB, VEGF-A, TGF-s and SDF-1recovered from cell culture supernate. The gene expression only for P4HB showed a significant difference between PAH patients and control subjects. Concerning the clinical value of fibrocytes we found no correlation between cell count and hemodynamic parameters, which reflect the clinical severity of the disease. The recruitment of these cells was not influenced by any established medications used in the treatment of pulmonary hypertension. We have shown that the number of circulating fibrocytes is elevated in patients suffering from PH and these cells contribute to a certain extent to the pulmonary vascular remodelling. Further investigations with respect to the kinetics of recruitment and their effect on vascular remodelling will be needed to unterstand the significance of this cell type in the pathogenesis of pulmonary hypertension. The limitations of this study that need to be acknowledged are the relatively small numbers of patients in the particular subgroups.