Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

Identifizierung von Schlüsselgenen der Arteriogenese und Induktion des Kollateralwachstums in einem klinisch relevanten Ischämiemodell im peripheren Kreislauf des Schweines

Schilp, Anna-Sophia


Originalveröffentlichung: (2012) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (50.445 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-88510
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/8851/

Bookmark bei Connotea Bookmark bei del.icio.us


Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Klinik für Wiederkäuer und Schweine, Professur für Schweinekrankheiten; Kerckhoff-Klinik, Bad Nauheim; Max-Planck-Institut für Herz- u. Lungenforschung, Bad Nauheim
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5876-0
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.06.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 02.07.2012
Kurzfassung auf Deutsch: 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.
Kurzfassung auf Englisch: Occlusion of a large artery leads to collateral vessel growth through an increase of shear stress, a process called arteriogenesis. Recently it was established that a possible relationship between this process and the activation of a mechanosensitive ca2+-channel called transient receptor potential channel subfamily V (TRPV4) existed. The aim of this study was to examine in a clinical relevant pig model if a pharmacological activation of the channel can have a positive effect on the hemodynamical and morphological parameters and if downstream targets of TRPV4 participate in arteriogenesis.
Pigs (n = 37; 38 ± 5,7kg) were randomly assigned into seven groups. (1) Sham-operated pigs (control-group), (2) ligation of the femoral artery (only ligation-group), (3-5) ligation of the femoral artery and implantation of a osmotic minipump filled with 4α-phorbol-12,13-didecanoate (4αPDD) in three different concentrations applicated proximal of the ligation into the femoral artery (4αPDD-group), (6) operation of a ateriovenous shunt between femoral artery and vein for chronical shear stress improvement (shunt-group), (7) shunt-operation and additionally implantation of an osmotic minipump filled with ruthenium red (shunt + RR-group). Before, directly after ligature and seven days after first surgery invasive flow measurements of central vein pressure, central arterial pressure (aortic) and peripheral arterial pressure (arteria saphena) were performed. “Collateral flow index” (CFI) was generated out of detected pressures and also there were angiographies made. After seven days pigs were euthanized. There were collected tissue samples from the collateral area of the adductor magnus muscle, adductor brevis muscle and gracilis muscle for immunhistochemical analysis and collateral arteries were dissected free from muscle tissue for quantitative real-time PCR. Immunhistochemical investigation was obtained for detection of proliferation, number of arterials, TRPV4, calcium-dependent transcription factors (NFATc1, Dream, AP-1 and CREB1) and downstream targets (ABRA, TNFα, ICAM-1 and VCAM-1).
Growing of collaterals was demonstrated in angiographies in 4αPDD-treated and shunt-operated animals. CFI showed a significant increase in 4αPDD- and shunt-group compared to control pigs on day 7. Through immunhistochemical analysis there could be a significant increase of proliferation in vessels (Ki67) revealed and a high significant rise of arterial number (αSMA) in 4αPDD- and shunt-treated animals compared to the control group. Quantitative transcription analysis of TRPV4 presented an increase of expression in 4αPDD-treated pigs compared to the ligation-group. Also transcription factors and downstream targets mostly indicated an increase and/or activation.
These results implicate an enhancement of physiological and morphological parameters through activation of TRPV4 after occlusion of A.femoralis and even more after shunt-operation (chronical increase of shear stress). This could be documented through an increase of arteriogenesis in form of augmented proliferation and number of arterials and an enhancement of CFI. Furthermore, it could be demonstrated for the first time that three major calcium-dependent transcriptional effectors (NFATc1, Dream, AP-1, CREB1) are modulated during 4αPDD-triggered or AV-shunt-induced arteriogenesis. This leads to the conclusion that TRP4-triggered and calcium-mediated signalling plays a pivotal role in arteriogenesis.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand