Podcasts about inkubationen

In dieser präklinischen Machbarkeitsstudie wurden zunächst zahlreiche In-vitro-Tests durchgeführt, in denen die Materialauswahl, das Design, die Hämokompatibilität und auch die Handhabbarkeit mehrerer, in Zusammenarbeit zwischen dem UKT (Universitätsklinikum Tübingen) und dem ITV (Institut für Textil- und Verfahrenstechnik) in Denkendorf (Projektpartner) entwickelter Varianten eines neuartigen arteriellen Verschlusssystems überprüft wurden. Im Anschluss wurde vom ITV auf der Grundlage der Erkenntnisse der In-vitro-Tests ein Verschlusssystem-Prototyp des Applikators mit Verschlussstopfen (bestehend aus einem hochelastischen und resorbierbaren Spezialpolymer) hergestellt. Dieser Verschlusssystem-Prototyp wurde anschließend erstmalig im Rahmen dieser Pilotstudie in vivo in einem Schafmodell eingesetzt. Dadurch sollten sowohl die Praktikabilität als auch die biokompatiblen Eigenschaften des Devices gezeigt werden und erste Hinweise auf die Sicherheit und die Effektivität des neu entwickelten Devices gewonnen werden. Im Zuge der In-vitro-Tests wurde zunächst das Spann- und Rückstellverhalten von zehn sich in ihrer Materialzusammensetzung unterscheidenden Verschlussstopfen beim Einzug in einen Testapplikator bewertet. Sechs der zehn Materialien wurden anschließend aufgrund ihrer geeigneten Spann- und Rückstellkraft für weitere In-vitro-Tests herangezogen. In einem weiteren In-vitro-Versuch wurden sechs verschiedene Stopfen aus unterschiedlichen Materialien in einem Schweineaorten-Flussmodell implantiert und hinsichtlich ihrer Verankerung in der Gefäßwand bewertet. Dabei zeigte nur der Stopfen mit dem Material MEUV 12 eine unzureichende Verankerung. Aufgrund der Ergebnisse der ersten beiden Tests wurde eine Vorauswahl getroffen und mit je drei Stopfen von sechs unterschiedlichen Materialien (MEUV 7, MEUV 11, MQ 3, MQ 2, MQ 3 violett, MQ 2 violett) eine Hämokompatibilitätsprüfung durchgeführt. Zunächst wurden dazu die Verschlussstopfen 90 Min. bei 37° Celsius in leicht heparinisiertem (1 IU pro ml Blut) humanen Vollblut auf einer Rocking Platform inkubiert. Im Anschluss erfolgte die Bestimmung der Konzentrationen der Hämokompatibilitätsparameter im Probenblut. Dabei diente der Thrombin-anti-Thrombin-Komplex (TAT) als Marker für die Koagulation, der terminale Komplementkomplex (SC5b-9) als Marker für die Aktivierung des Komplementsystems, die PMN-Elastase als Hinweisgeber für eine Aktivierung von Leukozyten und β-Thromboglobulin als Marker für die Aktivierung von Thrombozyten. Darüber hinaus wurden auch die Erythrozyten-, Leukozyten- und Thrombozytenzahlen bestimmt. Dabei konnte bei keinem der Verschlussstopfen nach 90-minütiger Inkubation eine signifikante Differenz zur Kontrollgruppe (Blut ohne Stopfen) festgestellt werden. Die dennoch feststellbaren Differenzen zwischen den Baseline-Werten (Probenblut nicht inkubiert) und den Werten nach den Inkubationen waren auf modellinduzierte Backgroundaktivierungen zurückzuführen. Diese Ergebnisse deckten sich auch mit der nach der Inkubation durchgeführten rasterelektronenmikroskopischen Untersuchung der Verschlussstopfen, an denen meist nur eine lokale Adhäsion von Thrombozyten, Erythrozyten, Fibrinfäden und Leukozyten festgestellt werden konnte. Außerdem wurden in weiteren Versuchen mit Schweineaorten-Modellen sich in der Anzahl ihrer Flügel oder in der Winkelung ihrer Grundköper unterscheidende Verschlussstopfen getestet. Dabei kam es während der Testung bei einem der 6-flügligen Stopfen zum Abbruch eines Flügels. Bei der Testung der Stopfenwinkelung ergaben sich bezüglich der Dichtigkeit nur geringfügige Unterschiede. Mit dem aus den Erkenntnissen der Vorversuche vom ITV hergestellten Verschlussstopfen-Prototyp (Material MQ 2, ein kurz resorbierbares hochelastisches Spezialpolymer, ausgestattet mit fünf Flügeln und einer 85° Winkelung des Grundkörpers) wurde letztlich eine In-vivo-Machbarkeitsstudie an sechs Merinoschafen durchgeführt. Dabei wurden insgesamt 29 Versuche unternommen eine Gefäßzugangsschleuse über Seldingertechnik in eine der beiden Carotiden der Versuchsschafe einzubringen, das Verschlusssystem über die liegende Schleuse vorzuschieben und nach der Entfernung der Zugangsschleuse nur den Verschlussstopfen in der Gefäßwand zurückzulassen. Dabei waren 25 der 29 Stopfenapplikationen technisch erfolgreich. Bei 21 der technisch erfolgreichen Stopfenapplikationen gelangen das Einführen des Verschlusssystems und der anschließende Verschluss der Punktionsstelle mit dem zurückgelassenen Verschlussstopfen in einer Zeit unter 90 s. In nur drei Fällen dauerte der Applikations- und Verschlussvorgang zwischen 90 und 180 s und lediglich in einem Fall über 180 s. Innerhalb des Versuchszeitraums (30 Tage pro Schaf) wurden die Implantationen der Verschlussstopfen bei den einzelnen Schafen in unterschiedlichen Zeitabständen vorgenommen. Ein Schaf verstarb einen Tag nach der dritten Stopfenlegung, die komplikationslos verlaufen war, höchstwahrscheinlich an einer Pansentympanie. Die anderen Schafe waren bis auf die an zwei Versuchstieren festgestellten, kleineren (< 2 cm) Verdickungen im Halsbereich während des Versuchszeitraums klinisch unauffällig. Bei der Explantation der Carotiden konnten 16 (64 %) der 25 technisch erfolgreichen Stopfenapplikationen in der Gefäßwand, fünf (20 %) im umliegenden Gewebe und vier (16 %) gar nicht aufgefunden werden. Durch die Herstellung von Dünnschliff- und Paraffinpräparaten und deren anschließender Färbung (HE- und Masson-Trichrom-Färbung) konnte erstmalig eine kontinuierliche histologische Beurteilung der Verschlussstopfen in der Gefäßwand im Zeitraum zwischen 0-30 Tagen vorgenommen werden. Eine beginnende Neointimabildung konnte das erste Mal an einem neun Tage alten Präparat gesehen werden und ab den 23 Tage alten Präparaten konnte eine Reendothelialisierung der Verschlussstopfen beobachtet werden. Bei den Akut-Präparaten (0-2 Tage) konnten frische punktionsbedingte Blutungen, in den älteren Präparaten in einen granulierend-fibrosierenden Zustand übergegangene Entzündungen festgestellt werden. In einigen Präparaten konnten kleinere intraluminale dem Verschlussstopfen aufsitzende Thromben gefunden werden. Ein Präparat wies eine vermutlich bei der Schleusenlegung verursachte Dissektionsverletzung der Gefäßwand auf. Des Weiteren konnte in wenigen Präparaten eine Dislokation bzw. ein Abbrechen eines Verschlussstopfens beobachtet werden. Überschießende Fremdkörperreaktionen sowie ausgeprägte eitrige Entzündungen konnten in keinem der Präparate festgestellt werden. Fremdkörperriesenzellen konnten lediglich bei einem der im Gewebe zum Liegen gekommenen Präparate und bei einem der Schnitte mit disloziertem Flügelanteil aufgefunden werden. Bis auf die in einigen Fällen schwierige Schleusenlegung und den etwas kleineren Gefäßdurchmesser der A. carotis des Schafes im Vergleich zu der A. femoralis des Menschen erwies sich das Schaf als geeignetes Modell zur Testung eines arteriellen Verschlusssystems. Aufgrund der geringen Stichprobe dieser Machbarkeitsstudie wären jedoch vor dem klinischen Einsatz weitere In-vivo-Testungen mit einem noch ausgereifteren, auf die Gefäßgröße besser angepassten Verschlusssystem wünschenswert.

Phytosterole, die Sterole von Pflanzen, unterscheiden sich von Cholesterol nur durch eine Alkylsubstitution an C24 und eventuell eine Doppelbindung in der Sterol-seitenkette. Trotz vergleichbarer Zufuhr von 200 - 600 mg/d und der großen strukturellen Ähnlichkeit werden von Phytosterolen nur 0,6 - 7%, von Cholesterol jedoch etwa 60% systemisch absorbiert. Phytosterole senken in hohen Dosen (> 2g/d) die Cholesterolabsorption um etwa 30% und die LDL-Cholesterol-Spiegel um bis zu 15% und werden deshalb zunehmend in „funktionellen Lebensmitteln“ vermarktet. Als Mechanismus wurde lange eine rein luminale, physico-chemische Interferenz mit der mizellären Emulgierung von Cholesterol postuliert. Spätestens seit der molekularen Aufklärung der Phytosterolspeicherkrankheit Sitosterolämie als dysfunktionelle Mutationen der apikalen Steroltansportproteine ABCG5/G8 stand fest, dass Phytosterole sehr wohl in Enterozyten aufgenommen, aber durch ABCG5/G8 effektiv ins Darmlumen resezerniert werden. Da ABCG5/8 auch Cholesterol transportieren kann, blieb die intestinale Sterol-Selektivität und -Interaktion weiterhin unklar. In allen Zellen wird ein Cholesterolüberschuss über bestimmte Oxycholesterole signalisiert, die den nukleären Transkriptionsfaktor LXRα aktivieren und so u.a. die Expression des zellulären Cholesterolexporters ABCA1 stimulieren. Dies ließ eine Rolle von Oxycholesterolen oder analogen regulatorischen Oxyphytosterolen bei der enterozytären Sterol-Interaktion und -Selektivität vermuten. Deshalb wurde am humanen Enterozytenmodell Caco-2 das Handling und die Metabolisierung von Phytosterolen und Cholesterol allein und in Kombination verglichen. Sitosterol wurde eindeutig, wenn auch langsamer als Cholesterol, von Enteroyzten akkumuliert, reduzierte aber bei Kombination die Cholesterolabsorption. Dies war teilweise durch Hemmung der apikalen Aufnahme, aber überwiegend der basolateralen Cholesterolsekretion bedingt, unabhängig von der Mizellenbildung, und nicht durch Sättigung einer limitierten Transportkapazität erklärbar. Im humanen Enterozyten und vergleichend in Hepatozyten und Makrophagen wurde deshalb nach potentiell regulatorischen Oxysterolen gesucht. Aus allen Sterolen wurden in diesen Zellen nur die 27-Hydroxy- und 27-Carboxy-Metaboliten gebildet, andere LXR-agonistische Oxysterole waren nicht nachweisbar. Der Umsatz war für Sitosterol und Campesterol abhängig von der Länge der C24-Alkylsubstitution deutlich geringer als für Cholesterol. In Ko-Inkubationen hemmten Phytosterole konzentrations- und C24-alkyl-abhängig die Bildung von 27-OH-Cholesterol. Diese kompetitive Hemmung und die geringe 27-Hydroxylierung von Phytosterolen selbst wurde auch in Präparationen des katalysierenden Enzyms, der an der inneren Mitochondrienwand lokalisierten Cytochrom P450 Oxidase CYP27, direkt gezeigt. Die Bioaktivität der 27-OH-Sterole als LXRα-Agonisten wurde direkt im LXRE-Transaktivierungs-Assay nachgewiesen und die stimulierte Expression von CYP27 und des in Enterozyten nur basolateral lokalisierten Cholesteroltransporters ABCA1 gezeigt. Dementsprechend steigerte 27-OH-Cholesterol auch selektiv die basolaterale, systemische Cholesterolsekretion, während der apikal exprimierte Sterolexporter ABCG8 und die apikale Sterolresekretion unverändert blieben. Umgekehrt hob in Ko- Inkubationen mit Phytosterolen die exogene Substitution eines synthetischen LXRα- Agonisten als Ersatz für das reduzierte endogene 27-OH-Cholesterol die Hemmung der Cholesterolabsorption durch Phytosterole komplett auf und überfuhr die Sterolselektivität. Auch in Tracer-Experimenten mit nanomolaren Phytosterol- und Cholesterolkonzentrationen, die die Aktivierung von LXRα nicht beeinflussen können, konnte keine direkte Sterolselektivität der ABCG5/8 und ABCA1-Transporter nachgewiesen werden. Neben physico-chemischen mizellären Effekten und der allenfalls limitierten direkten Cholesterolpräferenz der Steroltransporter NPC1L1, ABCG5/G8 und ABCA1 wurde für ACAT2, die apikal einströmendes Cholesterol zu >35% verestert und in die ApoBabhängige basolaterale Chylomikronensekretion einschleust, bereits eine relative Sterolselektivität beschrieben. Bei den eigenen Untersuchungen wurde ein neuer Mechanismus auf der regulatorischen Ebene der LXRα-Aktivierung im Enterozyten gefunden: Im Zentrum steht die kompetitive Hemmung des „Cholesterol-Sensors“ CYP27 durch Phytosterole und die nur geringe 27-Hydroxylierung der Phytosterole selbst. Dadurch wird bei gleichzeitigem Einstrom von Phytosterolen und Cholesterol in Enterozyten die Bildung des dominierenden LXRα-Agonisten 27-OH-Cholesterol verhindert. Normaler-weise vermittelt dies über LXR-Aktivierung und Induktion von CYP27, LXRα und ABCA1 eine selbstinduzierbare Komponente der Cholesterolabsorption auf dem ApoA-abhängigen Weg. Der lokale LXRα-Antagonismus von Phytosterolen blockt diese Selbstbahnung, lenkt Cholesterol vermehrt um zur luminalen Resekretion durch die konstitutiv apikal exprimierten ABCG5/8 und trägt auch zur Sterolselektivität bei. In peripheren Makrophagen könnten Phytosterole über Hemmung von CYP27, LXRα und ABCA1 durch Sterol-„Trapping“ die frühe Atherosklerose trotz eher niedriger Cholesterolspiegel bei Sitosterolämie erklären. Ob auch bei ABCG5/G8-Gesunden die unter pharmakologischen Phytosteroldosen erhöhten Plasmaspiegel langfristig zur Phytosterol- und paradoxen Cholesterol-Akkumulation in peripheren Zellen führen können, ist gegenwärtig unklar.

Das natürliche Vitamin Nikotinsäure wird seit 1955 in pharmakologischer Dosierung als Medikament zur Behandlung von Dyslipidämien und bei arteriosklerotischen Gefäßveränderungen verwendet. Von Nikotinsäure konnte als erstem Medikament bereits 1975 im Coronary Drug Project nachgewiesen werden, dass es die Mortalität nach Myokardinfarkt signifikant und anhaltend reduziert. Nikotinsäure senkt den LDL-Plasmaspiegel und erhöht den HDL-Spiegel. Während der Nikotinsäureeffekt auf LDL vielfach untersucht wurde, ist über den Mechanismus der HDL-Erhöhung bisher wenig bekannt. Nikotinsäure stimuliert massiv die PGD2-Synthese in vivo. Der Hauptmetabolit von PGD2, das 15-deoxy-Δ12,14-Prostaglandin J2, wurde kürzlich als wichtigster endogener Aktivator des nukleären Transkriptionsfaktors PPAR erkannt. PPAR ist entscheidend an der Regulation des Scavenger Rezeptors CD36 und des zellulären Cholesterinexporters ABCA-1 beteiligt. Diese Rezeptoren dominieren die zelluläre Aufnahme modifizierter LDL-Partikel und die Ausschleusung zellulären Cholesterins auf HDL-Partikel und damit die Cholesterinhomöostase in Monozyten/Makrophagen in der Gefäßwand. Deshalb war es Ziel der Arbeit an einem Makrophagenmodell zu untersuchen, ob Nikotinsäure Scavenger-Rezeptoren und zelluläre Cholesterin-Transporter tatsächlich beeinflusst und so über einen gesteigerten reversen Cholesterintransport aus der Peripherie zur Leber seinen klinischen Nutzen vermitteln könnte. Als Modelle wurden die differenzierte humane Monozytenlinie MM6, die humane hepatische Linie HepG2 und frisch präparierte humane Monozyten verwendet. Die Expression der Scavenger Rezeptoren CD36, SR-BI, LOX-1, des LDL-R, des Cholesterinexporters ABCA-1, des Transkriptionsfaktors PPAR und von -Aktin wurden durch reverse Transkription der spezifischen mRNAs, nachfolgende PCR und Quantifizierung der Amplifikate über HPLC bestimmt. Die Proteinexpression von CD36 und PPAR wurden mittels spezifischer Antikörper nach Fluoreszenzmarkierung im FACS gemessen. Die Änderung des zellulären Cholesteringehalts durch Inkubationen mit Nikotinsäure, oxLDL und delipidiertem HDL wurde nach zellulärer Lipidextraktion in einem adaptierten enzymatischen Assay gemessen. Im Makrophagenmodell stimulierte die Inkubation der Zellen mit Nikotinsäure schon nach 3 h und mindestens bis 48 h anhaltend die Transkription von PPAR, des PPAR abhängigen Scavenger-Rezeptors CD36 und des zellulären Cholesterinexporters ABCA-1. Dagegen blieb die Transkription des ApoB-spezifischen LDL-R und des Scavenger-Rezeptors LOX-1 unverändert. Vergleichbare Effekte waren auch am Hepatozytenmodell nachweisbar. Die Effekte auf die PPAR und CD36 Expression waren tendenziell auch auf Proteinebene nachweisbar. Die Stimulation von CD36 und ABCA-1 durch Nikotinsäure konnte auf RNA-Ebene auch an frisch präparierten peripheren Monozyten von Normalpersonen nachgewiesen werden. Die funktionelle Bedeutung der Nikotinsäureeffekte wurde in einem Cholesterin-Aufnahme und Efflux-Assay überprüft. Dabei reduzierte die Inkubation mit Nikotinsäure den zellulären Cholesteringehalt basal und unter oxLDL-Exposition und steigerte den zellulären Cholesterin-Efflux auf delipidiertes HDL. Diese neuen Effekte der Nikotinsäure auf mehrere Lipid-Rezeptoren und -Transporter können Lipidablagerungen in der Gefäßintima reduzieren, der Schaumzellbildung entgegenwirken und durch vermehrte Einschleusung von zellulärem Cholesterin in den reversen Cholesterintransport zurück zur Leber die HDL-Spiegel erhöhen. Diese peripheren Effekte der Nikotinsäure ergänzen die Effekte von Statinen und liefern ein Rational für einen potentiell überadditiven klinischen Nutzen durch die Kombinationstherapie, die gegenwärtig klinisch geprüft wird.