Einfluss von Methylprednisolon auf das Homing von autologen Knochenmarkzellen in ischämisches Myokard von isoliert perfundierten Rattenherzen im Langendorff-Modell

Abstract

Eine etablierte Therapieoption bei einem Myokardinfarkt ist die Durchführung einer perkutanen transluminalen koronaren Angioplastie (PTCA). Experimentelle und klinische Studien sowie Metaanalysen lassen vermuten, dass die intrakoronare Infusion von Bone marrow-derived cells (BMCs) zu einer Regeneration des ischämischen Myokards führen kann. Die Mechanismen, die der Rekrutierung der BMCs zugrunde liegen, sind nicht hinreichend bekannt. Mit Hilfe eines Langendorff-Modells wurden Untersuchungen zum Einfluss von Ischämie-, Reperfusionsphase und Corticosteroiden auf die Rekrutierung von Knochenmarkzellen durchgeführt.Adulten Wistar-Furth Ratten wurde insgesamt sieben Tage morgens Methylprednisolon in Dosierungen von 0,1, 1 und 5 mg/kg Körpergewicht intraperitoneal verabreicht. Die im Anschluss isolierten Rattenherzen wurden im Langendorff-Modell einer 15-minütigen globalen Ischämie unterzogen. Nach 30-minütiger Reperfusionsphase wurden 18 x 106 fluoreszenzmarkierte, in einer Elektrolytlösung befindliche Knochenmarkzellen, die zuvor aus dem Femur isoliert wurden, intrakoronar infundiert. Die intramyokardiale Rekrutierung der Knochenmarkzellen wurde quantitativ durch Auszählung der im Effluat befindlichen Zellen bestimmt. Qualitativ erfolgte die fluoreszenzmikroskopische Beurteilung des reperfundierten Myokards.In der Gruppe, in der eine 15-minütige Ischämie mit 30-minütiger Reperfusion durchgeführt wurde, zeigte sich im Vergleich zu den Gruppen, in denen nur eine Ischämie bzw. weder Ischämie noch Reperfusion eingeschaltet wurden, eine deutlich höhere Knochenmarkzell-Rekrutierungsrate (44,95% vs. 19,61% mit p = 0,014 vs. 17,36% mit p = 0,016). Die intrakoronar infundierten Zellen waren vorwiegend im myokardialen Gewebe lokalisiert. Erfolgte eine siebentägige Vorbehandlung der Ratten mit 0,1, 1 oder 5 mg Methylprednisolon pro Kilogramm Körpergewicht, war eine dosisabhängige, signifikante Reduktion der Knochenmarkzell-Rekrutierung ab 1 mg/kgKG im Vergleich zur Kontrollgruppe zu verzeichnen (44,95% vs. 37,96% vs. 22,19% mit p = 0,001 vs. 20,36% mit p < 0,001).Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass eine erfolgreiche Rekrutierung von Knochenmarkzel-len eine Ischämie des Myokards mit anschließender Reperfusionsphase erfordert. Corticoste-roide vermindern die Rekrutierung dosisabhängig signifikant.

Coronary reperfusion with percutaneous coronary intervention (PCI) improves outcomes in patients with acute myocardial infarction. Recent experimental and clinical trials as well as meta-analysis suggest that intracoronary infusion of bone marrow-derived cells (BMCs) contribute to regeneration of ischemic myocardium. The mechanism by which the ischemic heart recruits BMCs from the blood is unknown. We examined the influence of ischemia, reperfusion and corticosteroids on the recruitment of BMCs applying a Langendorff-heart preparation.Adult Wistar Rats were treated for seven days in the morning with methylprednisolone in a dosage of 0,1, 1 and 5 mg/kg body weight intraperitoneally. The isolated hearts were subjected to 15 min global no-flow ischemia in the Langendorff-heart preparation model. Following 30 min of reperfusion there were injected 18 x 106 fluorescence labelled BMCs intracoronary, isolated from the femur of adult rats. Intracardial trapping of BMCs was evaluated quantitatively by cell counts in the coronary effluent as well as qualitatively by fluorescence-microscopy of the reperfused myocardium. Compared to non-ischemic hearts and hearts with ischemia not followed by reperfusion markedly increased number of BMCs were recruited into ischemic hearts (17,36% vs. 44,95%, p = 0,016; 44,95% vs. 19,61%, p = 0,014). The trapped BMCs predominantly were localized in the myocardial tissue, with only few cells found within the coronary vasculature. A seven day pre-treatment with 0,1, 1 or 5 mg/kg body weight methylprednisolone revealed a dosage-related significant reduction in BMC-recruitment compared to control (37,96% vs. 44,95%, p > 0,05; 22,19% vs. 44,95%, p = 0,001; 20,36% vs. 44,95%, p < 0,001).The results of this experimental study suggest that for a successful recruitment of BMCs ischemia of the myocardium and reperfusion are essential. Corticosteroids influence the recruitment of the BMCs in a dose dependent manner significantly.