Titelaufnahme

Titel
The secretome of mononuclear cells as a therapeutic tool in myocardial infarction and myocarditis : an experimental study / submitted by Konrad Hoetzenecker
Verfasser / VerfasserinHoetzenecker, Konrad
Begutachter / BegutachterinAnkersmit, Hendrik Jan
Erschienen2012
Umfang90 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2012
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Sekretom / mononukleäre Zellen / mikrovaskuläre Obstruktion / Thrombozyten / Vasodilatation / Immunsuppression / Apoptose
Schlagwörter (EN)secretome / mononuclear cells / microvascular obstruction / platelets / vasodilation / immunosuppression / apoptosis
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-5892 Persistent Identifier (URN)
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The secretome of mononuclear cells as a therapeutic tool in myocardial infarction and myocarditis [7.73 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die mikrovaskuläre Obstruktion (MVO) ist ein häufig beobachtetes Phänomen während des akuten Herzinfarktes und ist mit einer schlechten Prognose assoziiert. Aktivierte Thrombozyten und eine Engstellung der kleinen Blutgefäße sind Schlüsselfaktoren in der Entstehung einer MVO.

APOSEC ist ein Präparat, das aus dem Kulturüberstand von peripheren mononukleären Zellen gewonnen wird und bereits in vorangegangenen Studien einen ischämischen Schaden im Myokard verringern konnte. Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss von APOSEC auf die MVO im Herzinfarktmodell des Schweines zu untersuchen.

Der Zellkulturüberstand von bestrahlten, apoptotischen peripheren mononukleären Zellen (APOSEC) wurde Schweinen nach Induktion eines Herzinfarktes intravenös verabreicht. Die MVO wurde durch Magnetresonanztomographie-, Herzkatheter- und Elektrokardiogrammuntersuchungen bestimmt. Die Thrombozytenfunktion wurde in vitro und in vivo mittels ELISA, Durchflusszytometrie, Aggregometrie und Western Blot analysiert. Der Einfluss von APOSEC auf die Vasomotorik wurde in Nabelschnur-Endothel-Zellkulturen (HUVEC) und mittels Myographie-Experimenten mit isolierten Koronararterien-Ringen untersucht.

Die Verabreichung von APOSEC während eines Herzinfarktes führte zu einer signifikanten Reduktion der MVO. Thrombozytenaktivierungsmarker (P-selectin, CD40L, PF-4, TSP-1) waren in Plasmaproben von Tieren unter APOSEC Therapie niedriger als in Kontrolltieren. Die thrombozytenhemmende Wirkung von APOSEC wurde durch in vitro Experimente mit aufgereinigten humanen und porcinen Thrombozyten bestätigt. Als möglicher Mechanismus konnte eine vermehrte Phosphorylierung von VASP nachgewiesen werden. Zusätzlich waren die Plasmakonzentrationen vasodilatatorischer Mediatoren (NO, VIP, PGI2) 40min nach APOSEC Verabreichung erhöht. HUVEC, die mit APOSEC ko-kultiviert wurden, exprimierten verstärkt iNOS und phospho-eNOS. Unabhängig davon führte die Behandlung von isolierten Koronararterien-Ringen zu einer umittelbaren, dosisabhängigen Vasodilatation in Myographie-Experimenten.

Die vorliegenden Versuche zeigen, dass APOSEC das Ausmaß der MVO während eines akuten Herzinfarktes verringert. Dies könnte eine Erklärung für die beobachtete, funktionelle Verbesserung in ischämischen Krankheitsbildern durch die Behandlung mit APOSEC erklären.

Die Myokarditis zählt zu den häufigsten Ursachen einer dilatativen Kardiomyopathie. Obwohl die Herzmuskelentzündung viele Parallelen zu einer "klassischen" Autoimmunerkrankung besitzt, konnten Immunsuppressiva nur teilweise eine Verbesserung erzielen. In vorangegangenen Studien an Herzinfarkttiermodellen konnte eine therapeutische Wirkung einer Therapie mit parakrinen Faktoren peripherer mononukleärer Zellen gezeigt werden. Ein Mechanismus dieser Therapie basierte auf einer Modulation der Immunantwort während des Infarktes.

Ziel der vorliegenden Studie war es, den Einfluß des Sekretoms von mononukleären Zellen (MNC Sekretom) auf die Herzmuskelentzündung in einem Myokarditismodell der Maus (EAM Modell) zu testen.

Zellkulturüberstand von mononukleären Zellen wurde Mäusen nach Induktion einer Autoimmunmyokarditis injiziert. Die entzündliche Antwort wurde mittels histopathologischer Aufarbeitung und ELISA Technik evaluiert.

Der Einfluss des MNC Sekretoms auf hochaufgereinigte, humane CD4+ Zellen wurde in vitro anhand von Proliferations- und Apoptoseassays bestimmt.

Eine singuläre Applikation von MNC Sekretom führte zu einer deutlichen Reduktion des myokardialen Infiltrats in EAM Mäusen. Da es sich beim EAM Modell um eine CD4+ Zell abhängige Autoimmunerkrankung handelt, wurde der Effekt von MNC Sekretom auf CD4+ Zellen untersucht. Ko-Inkubation von T-Helfer-Zellen mit MNC Sekretom führte zu einer Caspase 8-abhängigen Induktion von programmiertem Zelltod.

Diese Daten zeigen, dass das MNC Sekretom die myokardiale Entzündung in einem Autoimmunmyokarditis-Modell reduzieren kann. Eine mögliche Erklärung für diese Beobachtung ist eine Induktion von Apoptose in CD4+ Zellen.

Zusammenfassung (Englisch)

Microvascular obstruction (MVO) is a frequently observed phenomenon during acute myocardial infarction (AMI) and is associated with a poor prognosis. Platelets and vasoconstriction are considered key players in the pathophysiology of MVO. APOSEC, a compound produced from the secretome of apoptotic peripheral blood mononuclear cells, has previously been shown to attenuate the ischemic damage following AMI.

The aim of this study was to evaluate the impact of APOSEC on MVO in a porcine closed chest ischemia/reperfusion AMI model.

Cell culture supernatants derived from irradiated, apoptotic peripheral blood mononuclear cells (APOSEC) were injected intravenously after induction of a myocardial infarction. Area of MVO was determined by magnetic resonance imaging, cardiac catheterization and by electrocardiography. Platelet function was monitored in vitro and in vivo by means of ELISA, flow cytometry, light transmission aggregometry and western blot. iNOS and phospho-eNOS induction in HUVEC cultures co-incubated with APOSEC was evaluated by western blots. Isometric circular wall tension of isolated coronary arteries was determined by myographic measurements.

Treatment of AMI with APOSEC resulted in a significantly improved microvascular perfusion. Platelet activation markers (P-selectin, CD40L, PF-4, TSP-1) were reduced in plasma samples, suggesting an anti-aggregatory capacity of APOSEC. This finding was confirmed by in vitro tests showing that activation and aggregation of purified platelets were significantly impaired by co-incubation with APOSEC.

Vasodilatory mediators were systemically heightened 40min after administration of APOSEC in the porcine AMI model (NO, VIP, PGI2). HUVEC co-incubated with the compound significantly upregulated iNOS and phospho-eNOS expression. Additionally, treatment of isolated coronary arterial segments with APOSEC resulted in a dilation of the vessel segments in a dose-dependent manner.

Our data give first evidence that APOSEC reduces the extent of MVO during AMI. This might explain the improved long-term outcome after APOSEC treatment in AMI.

Myocarditis is one of the major causes for dilated cardiomyopathy.

Although the disease is considered to be associated with autoimmune phenomena, "classical" immunosuppressive regimes have only partially proven beneficial in clinical trials. We have recently evidenced that a high-dose application of paracrine factors obtained from mononuclear cells attenuates acute myocardial infarction. One mechanism responsible for the observed effect was a modulation of the detrimental inflammatory response following myocardial ischemia. The aim of this study was to determine the influence of MNC secretome on myocardial inflammation in a murine myocarditis model (EAM model).

Cell culture supernatants derived from murine mononuclear cells were collected and injected intraperitoneally after induction of myocarditis.

The inflammatory response was determined by histopathological evaluation of explanted hearts and by ELISA technique. The impact of MNC secretome on CD4+ cells was evaluated by in vitro proliferation and cell viability assays.

Treatment of EAM mice with a single high-dose application of MNC secretome resulted in an attenuation of the myocardial infiltrate. Since the EAM model is a CD4+ cell dependent autoimmune disease we evaluated the effect of MNC secretome on purified human CD4+ cells. Co-incubation of MNC secretome with CD4+ cells led to a caspase-8 dependent induction of apoptosis.

In conclusion, our data show that MNC secretome reduces myocardial inflammation in an autoimmune myocarditis model. As a possible mode of action, an induction of apoptosis in CD4+ cells is suggested.