Identifizierung von Schlüsselgenen der Arteriogenese und Induktion des Kollateralwachstums in einem klinisch relevanten Ischämiemodell im peripheren Kreislauf des Schweines
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Zusammenfassung
Der Verschluss einer Arterie führt über erhöhte Schubspannung zur Ausbildung von Kollateralkreisläufen, ein Prozess, welcher als Arteriogenese bezeichnet wird. Kürzlich konnte ein möglicher Zusammenhang zwischen diesem Vorgang und Aktivierung des mechanosensitiven Ca2+-Kanals transient receptor potential channel, subfamily V, member 4 (TRPV4) festgestellt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es deshalb, in einem klinisch relevanten Schweinemodell zu untersuchen, ob durch eine pharmakologische Aktivierung des Kanals hämodynamische und morphologische Parameter positiv beeinflusst werden. Im Fokus standen dabei kalziumabhängige Transkriptionsfaktoren, sowie dem TRPV4 nachgeschaltete, an der Arteriogenese beteiligten Gene. Hausschweine (n=37; 38 ± 5,7 kg) wurden randomisiert auf 7 Versuchsgruppen verteilt. (1) Sham-operierte Tiere (Kontroll-Gruppe), (2) Ligatur der A. femoralis (einfache Ligatur-Gruppe), (3-5) Ligatur der A. femoralis und Implantation einer osmotischen Minipumpe, welche 4α-Phorbol-12,13-didecanoate (4α-PDD, Trpv4-Aktivator) in 3 verschiedenen Konzentrationen proximal der Ligatur in die A. femoralis applizierte (4αPDD-Gruppe), (6) Operation eines AV-Shunts zwischen A. und V. femoralis und Ligatur der A. femoralis zur chronischen Erhöhung der Schubspannung (Shunt-Gruppe), (7) Shunt-Operation und zusätzliche Implantation einer osmotischen Minipumpe mit Ruthenium Rot (RR, Trpv4-Inhibitor) (Shunt + RR-Gruppe). Vor, direkt nach Ligatur sowie nach 7 Tagen wurden invasive Messungen des zentralen Venendruckes, des zentral-arteriellen Druckes (Aorta) und des peripher-arteriellen Druckes (A. saphena) durchgeführt. Aus den erhobenen Druckwerten wurde der collateral flow index (CFI) berechnet, zusätzlich wurden Angiographien angefertigt. Nach 7 Tagen wurden die Schweine euthanasiert. Für immunhistochemische Untersuchungen wurden Gewebeproben aus dem Kollateralgebiet im M. adductor magnus, M. adductor brevis und M. gracilis und für quantitative real-time PCR (qRT-PCR) einzelne Kollateralen aus dem umliegenden Muskelgewebe freipräpariert. Es wurde immunhistochemische Untersuchungen zur Feststellung von Proliferation und Arterienanzahl, von TRPV4 sowie kalziumabhängiger Transkriptionsfaktoren (NFATc1, Dream, AP-1 und CREB1) und nachgeschalteter Gene (ABRA, TNFα, ICAM-1 und VCAM-1) durchgeführt. Die Angiographien zeigten eine Steigerung der Kollateralenbildung bei 4αPDD-behandelten und Shunt-operierten Tieren. Der CFI ergab an Tag 7 einen signifikanten Unterschied zwischen der Ligatur-Gruppe und der 4αPDD- und Shunt-Gruppe. Immunhistochemisch konnte durch Quantifizierung Ki67-positiver Zellkerne eine signifikante Zunahme der Proliferation in Gefäßen und durch Färbung mit αSMA ein hochsignifikanter Anstieg der Arterienzahl bei 4αPDD-behandelten und Shunt-operierten Schweine gegenüber der Ligatur-Gruppe festgestellt werden. Der quantitative Transkriptionsnachweis von TRPV4 zeigte eine signifikante Steigerung der Expression bei 4αPDD-behandelten Schweinen im Vergleich zur Ligatur-Gruppe. Auch bei den Transkriptionsfaktoren und nachgeschalteten Genen zeigte sich meist eine Hochregulierung und/oder Aktivierung. Diese Ergebnisse zeigen, dass nach Ligatur und 4αPDD-Behandlung und noch deutlicher nach Shunt-Operation (chronisch erhöhte Schubspannung) durch die Aktivierung von TRPV4 eine Verbesserung physiologischer und morphologischer Parameter erreicht werden kann. Dies konnte durch eine gesteigerte Arteriogenese in Form vermehrter Proliferation und Arterienanzahl und eine Zunahme des CFI dokumentiert werden. Außerdem konnte erstmalig gezeigt werden, das vier große kalziumabhängige Transkriptionsfaktoren (NFATc1, Dream, AP-1, CREB1) während der 4αPDD- oder Shunt-getriggerten Arteriogenese moduliert werden. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit lässt sich schlussfolgern, dass TRPV4- und Kalzium-abhängige Signaltransduktionswege eine zentrale Rolle während der Arteiogenese spielen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
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Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler