Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Transkoronare Applikation von Knochenmarkzellen im murinen myokardialen Ischämie-/Reperfusionsmodell

Marquart, Frederik

MI is the most frequent cause of death in industrial countries. First clinical assays showed, that BMC could improve myocardial perfusion and cardiac function. To elucidate homing behaviour and therapeutic effects after cell transplantation for MI it is necessary to elaborate clinical approaches in experimental animal assays with corresponding ischemia/reperfusion and cell application as well as efficient strategies for cellular labelling. Lineage negative (lin-) BMCs, labeled ex vivo in a simple procedure with the cell tracker dye tetramethyl-rhodamine (TAMRA), were reliably detected by fluorescence microscopy with higher specificity than EGFP marking and detection. A newly established method of application near the coronary vessel in the murine ischemia/reperfusion model showed an 18-fold higher cellular homing in the ischemic myocardium compared with an intravenous application. Kinetic analysis over 12 h revealed that myocardial colonisation seem to be a biphasic process of first order decay with different elimination half-lifes. Most cells are eliminated rapidly during the first two hours (t1/2 40 min), but the remaining cells are retained significantly longer in the ischemic heart (t1/2 5.2 h). In contrast, BMC colonisation of the spleen increased in a linear fashion. Although transcoronary BMC transfusion did not alter infarct size, capillary density in the infarct border zone increased significantly and echocardiography showed an significant improvement of LV function 4 weeks after MI. Delivery of BMC by transcoronary injection after ischemia/reperfusion in the mouse model represents for the first time an minimal invasive clinical approach in which the applicated BMC increases capillary density and improve LV functions after MI, although homing to the ischemic heart is only transient.

Der MI stellt in den Industrieländern die häufigste Todesursache dar. In ersten klinischen Studien konnte gezeigt werden, dass KMZ die Herzmuskelperfusion und die kardiale Funktion verbessern können. Um das Homingverhalten und die therapeutischen Effekte nach Zelltransplantation beim MI zu untersuchen, sind kliniknahe Tiermodelle mit entsprechender Ischämie/Reperfusion und Zellapplikation sowie effiziente Methoden der Zellmarkierung nötig. Lin--KMZ, welche vor dem Zelltransfer ex vivo auf einfache Art und Weise mittels dem „Cell Tracker“ TAMRA markiert wurden, konnten spezifisch mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie detektiert werden, welches gegenüber der Markierung mittels eGFP und dessen Detektion Vorteile aufweist. Eine neuetablierte koronarostiennahe Applikationsmethode im murinen Ischämie-/Reperfusionsmodell zeigte ein 18-fach höheres Homing der Zellen im ischämischen Myokard im Vergleich zur intravenösen Applikation. Kinetikstudien über 12 h offenbarten, dass das myokardiale Homing ein biphasischer Prozeß erster Ordnung mit unterschiedlichen Halbwertszeiten ist. Die meisten Zellen wurden innerhalb der ersten beiden Stunden rasch eliminiert (HWZ 40 min), wohingegen die restlichen Zellen signifikant länger im ischämischen Myokardgewebe (HWZ 5,2 h) verblieben. Im Gegensatz dazu stieg das Homing der KMZ in der Milz auf lineare Art an. Obwohl die koronarostiennahe Zellapplikation die Infarktgröße nicht beeinflußte, nahm die Kapillardichte im Infarktrandgebiet deutlich zu und die LV Funktionen zeigte in der Echokardiographie eine signifikante Funktionsverbesserung 4 Wochen nach MI. Die koronarostiennahe Injektion der KMZ im Ischämie-/Reperfusionsmodell stellt im Mausmodell erstmals eine kliniknahe minimalinvasive Applikationsmethode dar, wobei die applizierten KMZ die Kapillardichte erhöhen und die LV Funktionen nach MI verbessern, obwohl das Homing im ischämischen Herzgewebe nur transient ist.

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Marquart, Frederik: Transkoronare Applikation von Knochenmarkzellen im murinen myokardialen Ischämie-/Reperfusionsmodell. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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