Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Lokalisationsdiagnostik markierter Stammzellen mittels Fluoreszenzangiographie am Schweineherz in vivo

Stubbendorff, Mandy Verona Vienna

The application of mesenchymal stem cells is a newly used therapy for patients suffering from ischemic myocardial injury. Stem cell therapy after myocardial infarction gives new hope to alleviate the consequences of myocardial ischemia and to increase the function of the heart by forming a tissuereplacement for the myocytes that died. So far there is no method to give real time images to show therapeutical application of stem cells. All experiments were performed in pigs. This doctoral thesis is about an intraoperative method to detect the applied stem cells. The labelling of mesenchymal stem cells using indocyanine green dye (ICG) is an important part of this study. Two routes of stem cell application have been shown in the experiments. In one experimental group, the cells were injected intramyocardial, in a second group an intracoronary application was performed. Mesenchymal stem cells could be isolated from bone marrow and were than characterized and labelled using ICG. The intraoperative fluorescent detection shows an impressive way how the cells behave while and directly after cell application according to the route of application chosen. For cell labelling and use in future stem cell therapies the use of ICG dye is a promising method. With the development of a convenient OR usable camera system, the surgeon is then able to see in the surgery if another stem cell application is indicated in the patient to have a sufficient amount of cells in the infarction zone. The fluorescent angiographic detection of cells is a good method for stem cell application and could be applied in many other stem cell therapies.

Die Applikation mesenchymaler Stammzellen gilt als geeignete Therapieform für Patienten mit ischämischen Myokardschäden. Durch die Stammzelltherapie nach Myokardinfarkt besteht die Hoffnung, die Herzfunktion nachhaltig verbessern zu können und die durch Narbengewebe bedingten Folgeerscheinungen des Herzinfarktes zu lindern. Bisher gibt es für die Überwachung der therapeutischen Stammzellapplikation kein etabliertes Verfahren, das eine Echtzeitdarstellung der Zellapplikation ermöglicht. Die Versuche wurden am Schweinemodell durchgeführt. Diese Doktorarbeit beschäftigte sich im Speziellen mit der intraoperativen Bildgebung zur Echtzeitlokalisation der injizierten mesenchymalen Stammzellen sowie mit der geeigneten Platzierung der applizierten Stammzellen. Die Stammzellapplikation fand auf zwei unterschiedlichen Applikationsrouten statt. In einer Versuchsgruppe wurden die Zellen intramyokardial injiziert, in der zweiten Gruppe fand eine intracoronare Applikation statt. Die Markierung von mesenchymalen Stammzellen mit dem Fluoreszenzfarbstoff Indocyaningrün stellt weiterhin einen wesentlichen Bereich dieser Arbeit dar. Es ist hier gelungen, mesenchymale Stammzellen aus Knochenmark zu isolieren, eindeutig zu charakterisieren und mit dem ungiftigen Farbstoff ICG (Indocyaningrün) zu markieren. Die Zellen wurden für die Applikation vorbereitet und ließen sich zu jedem Zeitpunkt des Tierversuches fluoreszenzangiographisch darstellen. Die intraoperative Bildgebung und Darstellung der Stammzellen zeigt eindrucksvoll, wie sich das Zellsuspensat während und direkt nach einer Applikation routenabhängig verhält. Eine deutliche Restfluoreszenz ist während der Nachbeobachtungsphase gut zu erkennen, die Darstellbarkeit der Zellen verlängert sich durch den im Zellleib befindlichen Farbstoff ICG. Das ICG verlässt die Zelle nur langsam und wird dann hepatobiliär unverändert ausgeschieden. Für die Zukunft ist die Fluoreszenzmarkierung von zu transplantierenden Zellen mit ICG als vielversprechende Methode für die intraoperative Überwachung der Applikation anzusehen. Für Fragestellungen, die eine intraoperative Darstellung einer Zellapplikation benötigen, ist die Flouriszenzangiographie ein zukunftsweisendes bildgebendes Verfahren. Mit der Entwicklung eines OP-tauglichen Kamerasystems zur Echtzeitbildübertragung ist es dem Operateur dann möglich, Parameter, wie das venöse Abfließen des Injektats, zu beurteilen, die individuell im Patienten unterschiedlich sein können und in ihrem Einfluss auf das Operationsergebnis nicht von dem operativen Können des Chirurgen abhängen. Die Fluoreszenzangiographie als Weg der intraoperativen Darstellung von Zellen kann als geeignete Methode angesehen werden und ist auf eine Vielzahl anderer Operationsmethoden mit Stammzellanwendung übertragbar.

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Stubbendorff, Mandy Verona Vienna: Lokalisationsdiagnostik markierter Stammzellen mittels Fluoreszenzangiographie am Schweineherz in vivo. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

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