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Bibliografische Informationen

Titel

Pathophysiologische Mechanismen zur Entstehung von Endokardfibroelastose beim Hypoplastischen Linksherzsyndrom

Kurzfassung

Hintergrund:
Endotheliale-mesenchymale Transition (EndMT) spielt eine wesentliche Rolle bei der Entstehung der kardialen Fibrose einschließlich der Endokardfibroelastose (EFE), die mit kongenitalen Herzerkrankungen wie dem hypoplastischen Linksherzsyndrom (HLHS) assoziiert ist. Die Stimuli für EndMT, die zur Entstehung von EFE führen sind noch unbekannt, aber wir vermuten, dass mechanische Kräfte und junges Alter mit der Entstehung dieser besonderen Form von Fibrose vergesellschaftet sind. Die Ziele dieser Studie waren es diese Stimuli und regulatorische Signalwege, die zur Entstehung von EFE führen, zu identifizieren.

Material und Methoden:
Endothelzellen (EZ) in einer in vitro Zellkultur wurden 8h lang 10% uniaxialer Dehnung oder direkter EndMT-Stimulation durch Zugabe von TGF-ß in das Medium, zugeführt. Die Hemmung des TGF-ß Signalwegs wurde durch lokale Applikation von BMP7, dem direkten TGF-ß-Inhibitor SB431542 und Losartan durchgeführt. Unreife und reife isolierte und perfundierte Rattenherzen (n=7/Gruppe) wurden für 3h mit einem Gewicht, befestigt am Apex, gedehnt. Es wurden die gleichen Gruppen wie in den in vitro Zellkulturexperimenten verwendet. Zusätzlich wurde EFE Gewebe, welches von Patienten mit Hypoplastischen Linksherzsyndrom (HLHS) aus dem linken Ventrikel reseziert wurde und zusätzlich makroskopisch ‚EFE-ähnliches‘ Gewebe von 6 nicht-HLHS Patienten mit Flussturbulenzen im linken Ventrikel analysiert. Der Gehalt an Collagen/Elastin, Kapillar-/Zelldichte sowie das Vorhandensein von aktiven EndMT wurde durch immunohistochemische Färbungen bestimmt. Die Umwandlung des Gewebes vom Untergang der elastischen-/collagenreichen Fasern durch Matrixmetalloproteinasen wurde durch in situ Zymographie bestimmt.

Ergebnisse:
Dehnung induzierte EndMT in isolierten EZ in Kultur wurde durch signifikant mehr CD-31/alpha-SMA doppel-gefärbte Endothelzellen in der in vitro Zellkultur (46±13% der totalen Zellzahl) bestimmt und in den ex vivo isolierten Herzen (15.9±2% der totalen Zellzahl) bestätigt verglichen zu Kontrollen (Zellen: 7±2%; Herzen: 3.1±0.1; p<0.05). Jedoch konnte EndMT nur in den unreifen Herzen induziert werden. Durch Hemmung des TGF-ß Signalwegs sank die Zahl an doppel-gefärbten Zellen significant auch nach Dehnung, verglichen zu den Kontrollen (Zellen/Herzen: Kontrolle: 7±2/3.1±0.1%, Dehnung: 46±13/15±2%, BMP7: 7±2/2.9±0.1%, 5.2±1.3%, Losartan (nur Herzen) 0.89±0.1%; p<0.001). ‚EFE-ähnliches‘ Gewebe von nicht-HLHS Patienten zeigte die gleichen Charakteristiker als EFE Gewebe von HLHS Patienten. Aktive EndMT wurde in allen 24 HLHS Patienten und in den 6 nicht-HLHS Patienten gefunden. In den nicht-HLHS Patieten wurden Herzklappenerkrankungen, die hauptsächlich zu einem Jet über einer verengten Mitralklappe führten, gefunden. In situ Zymographie zeigte eine Balance zwischen Degratierung von Elastin/Collagen und Elastase/Gellatinase-Aktivitiät.

Schlussfolgerung:
EndMT wurde in den in vitro und ex vivo Experimenten durch mechanische Dehnung am Endokard induziert, allerdings nur in den unreifen Herzen. Durch den Einsatz verschiedener Inhibitoren wie BMP-7 und Losartan, wurde der TGF-ß Signalweg als Hauptstimulator für die Entstehung von EndMT identifiziert. Mechanische Kräfte wie Flussturbulenzen und Dehnung setzen Endothelzellen verschiedenen Scherkräften aus, die die Trigger für die Entstehung von EndMT sind. In der menschlichen EFE Pathologie, führt eine verlängerte Exposition von Endokardzellen gegenüber wechselnden mechanischen Kräften zu einem Wiederauftreten von EFE in einer zunehmend infiltrativen Form in das darunterliegende Myokard. Diese Alterationen sind nicht nur auf den kongenitale Herzfehler des HLHS begrenzt sondern treten in Zusammenhang mit schweren Herzklappenerkrankungen mit Flussturbulenzen auf.

Schlagwörter

Endokardfibroelastose, Hypoplastisches Linksherzsyndrom, Flussturbulenzen

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2020

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