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Die parakrine Wirkung kardialer Progenitorzellen auf die kontraktile Funktion von Kardiomyozyten

Müller, Andrea Christiane


Originalveröffentlichung: (2010) Giessen : VVB Laufersweiler
pdf-Format: Dokument 1.pdf (1.592 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Physiologisches Institut
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3--8359-5687-2
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 15.11.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 15.12.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Kardiovaskuläre Erkrankungen gehören vor allem in den Industrienationen zu den
häufigsten Todesursachen. Ein entscheidender Faktor in der Entwicklung der
Herzinsuffizienz besteht im Verlust von Herzmuskelzellen nach einem Myokardinfarkt
sowie im Fehlen endogener Reparaturmechanismen. Die Erkenntnis, dass im
Herzen eine Zellpopulation mit den Eigenschaften undifferenzierter Zellen zu finden
ist und somit die Annahme, das Herz sei ein post-mitotisches Organ vollständig
überdacht werden musste, führte zu zahlreichen Untersuchungen dieser kardialen
Progenitorzellen im Hinblick auf ihren therapeutischen Nutzen insbesondere im
Rahmen der Behandlung der Herzinsuffizienz. In Tiermodellen konnte bereits gezeigt
werden, dass die kardialen Progenitorzellen in der Lage sind, die Regeneration des
Herzmuskels nach Myokardinfarkt zu fördern. Der zugrunde liegende Mechanismus
ist aber weiterhin ungeklärt. Vermutet wird unter anderem ein parakriner
Mechanismus, über den Progenitorzellen die Herzmuskelzellen sowie das
umgebende Gewebe günstig beeinflussen, Reparaturvorgänge vermitteln oder durch
eine direkte Wirkung auf die Herzmuskelzellen zu einer Verbesserung der kardialen
Funktion führen. In der vorliegenden Arbeit sollte daher die Wirkung kardialer
Progenitorzellüberstände auf die kontraktile Funktion isolierter ventrikulärer
Kardiomyozyten untersucht werden.
Die dazu durchgeführten Untersuchungen ergaben zum einen, dass die Überstände
von ex vivo kultivierten Progenitorzellen zu einer signifikanten Verbesserung der
kontraktilen Funktion von isolierten ventrikulären Kardiomyozyten führen. Zudem
konnte gezeigt werden, dass dieser Effekt unabhängig vom Alter der Gewebe, dem
die Progenitorzellen entstammen, bestehen bleibt. Notwendig für die beobachteten
Effekte ist allerdings ein gewisser Differenzierungsgrad der Progenitorzellen, ein
gewisses Verdünnungsverhältnis der Überstände sowie eine ungestörte
Proteinbiosynthese der untersuchten Kardiomyozyten. Weiter konnte beim Vergleich
von Progenitorzellen aus Ratten-, Mäuse- und Menschenherzen gezeigt werden,
dass die Überstände durchaus vergleichbare Effekte zeigen. Zuletzt wurde
nachgewiesen, dass im Falle von Herzmuskelzellen aus druckbelasteten Herzen die
Wirkung der Progenitorzellüberstände durch eine vorherige antihypertensive
Therapie begünstigt wird.Die vorliegende Arbeit zeigt die parakrine Wirkung kardialer Progenitorzellen auf die
kontraktile Funktion von Herzmuskelzellen und trägt so zum Verständnis des
Wirkmechanismus einer vielversprechenden Therapieoption der Herzinsuffizienz bei.
Kurzfassung auf Englisch: Cardiovascular diseases are one of the leading causes of death in the industrial
nations. One of the contributing factors in the development of heart failure is the loss
of cardiomyocytes after myocardial infarction and the absence of endogenous repair
mechanisms. Due to the finding that the adult heart contains a cell population with
the characteristics of undifferentiated cells, the assumption that the adult heart is a
post-mitotic organ had to be completely reconsidered. Numerous investigations were
made to explore the therapeutic benefit of these cardiac progenitor cells, especially in
the context of heart failure. In animal models cardiac progenitor cells were shown to
promote cardiac regeneration after myocardial infarction. Nevertheless, the
underlying mechanism remains unclear. Increasing evidence suggests that one
mechanism of action by which progenitor cells provide tissue protection and repair
may involve paracrine factors. Therefore, the present study examined the effect of
supernatants from cardiac progentor cells on contractile function of isolated adult
ventricular cardiomyocytes.
The results of this study demonstrate that supernatants from ex vivo generated
cardiac progenitor cells improve contractile function of isolated ventricular
cardiomyocytes. Furthermore, this effect is independent of the donors age.
Indispensable is a certain differentiation state of the cardiac progenitor cells, a certain
dilution of the supernatants and an unimpaired protein biosynthesis in the examined
cardiomyocytes. The investigation of cardiac progenitor cells from rats, mice and
human hearts demonstrates comparable effects on the contractile function of isolated
cardiomyocytes. In addition, the effect of supernatants from cardiac progenitor cells
was enhanced by antihypertensive therapy in case of isolated ventricular
cardiomyocytes from hypertensive rats.
This study demonstrates the paracrine effect of cardiac progenitor cells on contractile
function of cardiomyocytes and helps to understand the underlying mechanism of a
promising therapeutic option in treatment of heart failure.