Podcasts about neointima

Michael Simons describes how signaling through the receptor FGFR1 prevents endothelial-to-mesenchymal transition by inhibiting TGF-β signaling.

Tue, 9 Jun 2009 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10578/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10578/1/Rode_Ariane.pdf Rode, Ariane

Hintergrund und Fragestellung Eines der schwerwiegenden Probleme der interventionellen Kardiologie stellte bislang die koronare Restenose im Stent dar. Erst durch die Einführung eines Rapamycin- freisetzenden-Stents konnte die Restenoserate erheblich gesenkt werden. Trotz dieses therapeutischen Erfolges sind die transkriptionellen pathophysiologischen Mechanismen der Neointimahyperplasie, die zu über 90% für den Lumenverlust nach koronarer Stentimplantation verantwortlich ist, sowie deren Beeinflussung durch Rapamycin nur teilweise verstanden. Methodik Die vorliegende Arbeit untersuchte deshalb in einem humanen Organkulturmodell auf genregulatorischer Ebene die molekularen Mechanismen, die der Neointimaformation im Menschen zu Grunde liegen, sowie die Beeinflussung dieser Mechanismen durch eine Behandlung mit Rapamycin. Ergebnisse Es konnte gezeigt werden, dass (1) die Veränderungen in der Genexpression einem zeitlichen Muster folgen mit maximalen Veränderungen 21 Tage nach Ballondilatation; (2) die inflammatorische Komponente zu den frühen Zeitpunkten eine wichtigere Rolle spielt während Proliferation und Apoptose die späteren Veränderungen in der Genexpression dominieren; (3) die Ballonangioplastie ein Genexpressionsprofil induziert, welches die Rekrutierung und Aktivierung sowohl inflammatorischer als auch hämatopoetischer Vorläuferzellen erleichtert; (4) Rapamycin die Induktion eines solchen pro-adhäsiven, proinflammatorischen Genexpressionsmusters als auch die Induktion von HPC-stimulierenden Genen verhindert. Diskussion Eine zeitlich gestaffelte Genexpressionsanalyse menschlicher Arterien nach Ballonangioplastie ist bisher nicht veröffentlicht worden. In dieser Arbeit zeigte sich, dass die Veränderungen in der Genexpression einem zeitlichen Muster folgen mit einer maximalen Alteration nach 21 Tagen und nur wenigen ausschließlich nach 56 Tagen regulierten Genen. Somit lässt sich schlussfolgern, dass eine spätere Restenose die Folge einer frühen, gestörten Wundheilung ist. Diese Auffassung wird durch die beeindruckende Verminderung der In-Stent-Restenose durch Rapamycin-freisetzende Stents unterstützt, da diese Stents etwa 80% der totalen Medikamentendosis innerhalb der ersten 30 Tage freisetzen. Während die Proliferation bekanntermassen eine wichtige Rolle für die Neointimaformation spielt, wurde die Bedeutung inflammatorischer Prozesse, welche zur Rekrutierung von Leukozyten und hämatopoetischen Vorläuferzellen führen, erst später vermehrt beschrieben. Die koordinierte Induktion eines in dieser Arbeit nachgewiesenen proinflammatorischen Genexpressionsmusters stellt eine beeindruckende Rationale für eine umfangreiche Rekrutierung von Leukozyten nach Ballondilatation dar. Zytokine wie IL-8, EMAP-II, NAP-2 oder GCP-2 waren nach Angioplastie vermehrt exprimiert und verstärken die Migration von Granulozyten. Die mechanisch induzierte Aktivierung dieses Genexpressionsmusters begünstigt somit die Leukozytenrekrutierung und dadurch auch die Restenose, da die Dichte inflammatorischer Zellen in der Neointima mit dem Ausmass der Restenose korreliert. Als weiterer Mechanismus der Neointimaformation wurde kürzlich die Rekrutierung hämatopoetischer Vorläuferzellen im Tiermodell nachgewiesen. Es war jedoch bisher nicht bekannt, ob sich diese Beobachtungen auf den Menschen übertragen lassen. Im Organkulturmodell zeigte sich nach Angioplastie die vermehrte Expression von einigen mit hämatopoetischen Vorläuferzellen assoziierten Genen. Dies weist daraufhin, dass diese Mechanismen auch im Menschen eine Rolle spielen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde der Einfluss des Makrolidantibiotikums Rapamycin auf die transkriptionellen Mechanismen nach Ballonangioplastie untersucht. Zunächst spiegelten sich die bekannten antiproliferativen Effekte von Rapamycin in einer deutlich verminderten Expression von wachstumsassoziierten Genen wie verschiedenen Transkriptionsfaktoren und Kinasen wie JAK1 oder AKT1 wieder. Darüberhinaus führte die Rapamycinbehandlung zu einer koordinierten Hemmung der CXC Chemokine 6-8 (GCP-2, β- Thromboglobulin, IL-8) und von EMAP-II, welche alle eine wichtige Rolle in der Adhäsion, der Migration und der Aktivierung von Neutrophilen und Monozyten spielen. Folglich könnte eine durch Rapamycin veminderte Rekrutierung und Aktivierung dieser Zellen ein wesentlicher Mechanismus in der Reduktion der Neointimaformation sein. Zusätzlich unterstützt diese Arbeit die Hypothese, dass Rapamycin auch direkte Effekte auf hämatopoetische Vorläuferzellen hat. Im Organkulturmodell führte eine Rapamycinbehandlung zur veminderten Expression verschiedener Gene wie des Oncostatin M Rezeptors beta und JAK1, welche das Wachstum immaturer, noch differenzierender Zellen in der Gefässwand fördern. Es lässt sich zusammenfassen, dass Rapamycin neben seiner anti-proliferativen Wirkung nach Ballonangioplastie tiefgreifende hemmende Effekte auf das pro-inflammatorische Genexpressionsmuster und auf Promotoren hämatopoetischer Vorläuferzellen verübt. Somit zeigt diese Arbeit erstmals eine Rationale auf, wie Rapamycin auch im Menschen die Rekrutierung hämatopoetischer Vorläuferzellen in die Gefässwand verhindern könnte. Dies vermag möglicherweise seine hohe Effektivität in der Reduzierung der Restenose erklären.

Einleitung: Die intrakoronare und peripherarterielle Stentimplantation stellt heute eine grundlegende Methode in der Behandlung der symptomatischen koronaren Herzerkrankung und der symptomatischen peripheren arteriellen Verschlußkrankheit dar. Zentrales Problem dieses Verfahrens ist die Restenosierung der Arterien in ca. 25 bzw. 40% der Fälle. Ziel: In der vorliegenden Studie sollte evaluiert werden, ob die Photodynamische Therapie durch lokal appliziertes Photofrin® mittels porösem Ballon kurz vor oder kurz nach Stentimplantation in der Lage ist, die Intimahyperplasie zu minimieren. Außerdem sollte in Zusammenhang mit der Stentimplantation beurteilt werden, zu welchem Zeitpunkt die Photodynamische Therapie erfolgen sollte, um einen möglichst günstigen Effekt auf die Neointimafläche zu erzielen. Material und Methode: Es wurden drei Gruppen untersucht. Die Kontrollgruppe (Gruppe K), bei der jeweils ein Stent in die Arteria femoralis implantiert wurde, eine „1.Stent+2.PDT“-Gruppe (Gruppe A), die zuerst einer Stentimplantation unterzogen wurde und im zweiten Schritt eine Photodynamische Therapie erhielt und zuletzt die „1.PDT+2.Stent“-Gruppe (Gruppe B), bei der die Stentimplantation der Photodynamischen Therapie folgte. En bloc Explantation der behandelten Gefäßsegmente erfolgte nach 14 Tagen. Histologische Aufbereitung und planimetrische Ausmessung und Vergleich der Wandschichten folgten. Ergebnisse: Makroskopisch und mikroskopisch zeigten die Präparate keinerlei Hinweise auf Verletzungen der Arterienarchitektur durch die Anwendung des Katheters. Die Behandlung der peripheren Gefäße vor einer Stentimplantation mittels Photodynamischer Therapie führte zur signifikanten Reduktion der Neointimahyperplasie und des Stenosierungsgrades im Vergleich zu den Gefäßen, die nicht photodynamisch behandelt wurden oder zuerst die Stentimplantation erhielten. Ebenso waren auch die Gefäßlumina der Gruppe B, also in der Gruppe, die erst die PDT erhielt, größer als in den anderen Gruppen. Zusammenfassung: Die aus dieser Studie gewonnenen Erkenntnisse über die Reduktion der stentinduzierten Neointima mittels PDT könnten zur Restenoseprophylaxe im Zuge einer Intervention in der Peripherie, jedoch auch bei koronarer Stentimplantation angewandt werden. Doch ist es nötig diese Erkenntnisse und Ergebnisse an einem größeren Kollektiv zu untersuchen.

Sowohl für die Inhibierung der Apoptose zur Plaquestabilisierung, wie auch für eine selektive Induktion von Apoptose in Zellen der Neointima zur Restenose-prävention ist ein besseres Verständnis der Apoptoseregulation in glatten Gefäßmuskelzellen erforderlich. In dieser Arbeit wurden glatte Gefäßmuskelzellen aus Media und Neointima der Ratte im Hinblick auf ihre Empfindlichkeit auf Statinbehandlung untersucht. Diese Zellen repräsentieren ein gut charakterisiertes und breit verwendetes Modell. Die Ergebnisse basieren auf Versuchen mit Zellkulturen und können als Grundlage für Versuche mit menschlichen Zellen und/oder weitere Tierexperimente betrachtet werden. Man kann Folgendes zusammenfassen: A). Statine induzieren in vitro Apoptose sowohl in Media als auch in Neointima glatter Gefäßmuskelzellen. Diesen Effekt beobachtet man nur bei den lipophilen Statinen Lovastatin, Simvastatin und Fluvastatin. Das hydrophile Pravastatin zeigt keinen Effekt. Die Apoptoseinduktion in glatten Gefäßmuskelzellen aus der Media war gering bei serumfreien Bedingungen. B). Die Neointima Zellen sind im Vergleich zu den Media Zellen sowohl bei serumhaltigen, als auch unter serumfreien Bedingungen deutlich empfindlicher auf Apoptoseinduktion durch Statine. C). Eine mögliche Erklärung für die beobachteten Unterschiede könnte in der niedrigeren Expression des antiapoptotischen Proteins cIAP-1 in Neointima Zellen liegen. Dank der Ergebnisse dieser Versuche könnten neue effektive Strategien zur Prävention der Restenose nach Ballonangioplastie entwickelt werden, z.B. durch die lokale Anwendung lipophiler Statine mittels entsprechender Stentbeschich-tung.