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Die Körpertemperatur kann als Marker für den gesundheitlichen Zustand eines Organismus genutzt werden. Auch beim akuten Myokardinfarkt spielt die Körpertemperatur eine Rolle. Die Aussagekraft von Temperaturdaten hängt dabei von der gewählten Körperstelle und thermodynamischen Aspekten ab. Die rektale Standardmessung ist nicht in der Lage, schnelle Veränderungen der Körpertemperatur zu erfassen, was insbesondere in akuten Krankheitsphasen wichtig sein kann. Dagegen kann die in dem vorliegenden Myokardinfarkt- Langzeitversuch genutzte Messung der Augenoberflächentemperatur (OST) mit einer flexiblen Wärmebildkamera auch schnelle Veränderungen der Körpertemperatur mit hoher Sensitivität erfassen. In dem murinen MI-Modell wurde ein signifikanter Abfall der OST der MI-Tiere bereits eine Stunde nach Operation beobachtet. Im Vergleich zeigten Sham-Tiere im Anschluss an die Operation einen konstanten Temperaturverlauf. Zwischen den rOSTd-Werten 6 h nach der Operation und an Tag 21 sowie Tag 56 erhobenen echokardiographischen Parametern bestanden deutliche Korrelationen. OST-Verlaufsmessungen im Anschluss an einen MI-Eingriff erlauben somit Aussagen über das Outcome der Versuchsmäuse. Zusammenfassend stellt die hier vorgestellte Wärmebildkamera mit aufgesetzter Makrolinse ein hilfreiches Werkzeug für Tierversuche dar. Das flexible Setup eignet sich nicht nur für OST-Messungen, sondern kann auch für exakte thermische Untersuchungen von Versuchstieren und andere qualitative und quantitative Zwecke genutzt werden. Die durch den vorgestellten Ansatz erzielte Stressreduktion bei Temperaturmessungen folgt den etablierten Regeln der 3 R’s für Tierexperimente und erhöht so die wissenschaftliche Qualität von Versuchsergebnissen.
Myocardial B-cell infiltration after LAD occlusion in mice is driven by CXCL13
After myocardial infarction, the immune system is activated and regulates wound healing and remodeling processes in the heart.
While the role of T cells has been elucidated already, the function of B cells in myocardial infarction remained relatively unclear until now. It is, however, already known that B cells are of importance in healing processes in other tissues, for example in the skin.
Our studies therefore addressed the role and function of B cells in healing and early remodeling processes in the myocardium after infarction.
Under physiological conditions, only few B cells can be found in the heart. After myocardial infarction, however, which we modelled with a permanent ligation of the left anterior descending artery (LAD) in C57BL/6J mice, we could demonstrate that B lymphocytes accumulate in the early phase after tissue injury (days one to seven) in the myocardium.
To detect B cells, we performed immunofluorescence stainings on cryosections of infarcted hearts using an anti-B220 antibody. Quantitative analysis of tissue infiltration revealed that B cells peaked at day seven. In flow cytometry, we further characterized the B cells infiltrating infarcted tissue. We found that most of them were mature B cells (IgM+, IgD+).
Next, we wanted to outline a potential mechanism responsible for B-cell infiltration to the site of tissue injury. We therefore performed ELISA experiments revealing that CXCL13 was upregulated in scar tissue.
Antibody-mediated neutralization of CXCL13 verifiably attenuated B-cell infiltration.
Treated mice also showed – in the tendency – smaller infarct sizes and an improved survival.
In conclusion, we could show that B lymphocytes infiltrate the myocardium after MI in mice following a local CXCL13 gradient and that it is, most likely, beneficial to inhibit this process.
Das postoperativ neu aufgetretene Vorhofflimmern (POAF) ist die häufigste Herzrhythmusstörung nach einer Herzoperation und mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität verbunden. Das Ziel der Studie war fibrotische und inflammatorische Biomarker sowie die kalziuminduzierte Kontraktionskraft im linken und rechten Vorhof als Prädiktoren für POAF zu bewerten.
Von den 229 eingeschlossenen Patienten im Sinusrhythmus, die sich einer elektiven Herzbypass-Operation unterzogen haben entwickelten 38 Patienten ein POAF. Klinische und laborchemische Daten sowie echokardiographische Befunde wurden erhoben und kalziuminduzierte Kraftmessungen von geskinnten linken und rechten atrialen Muskelfasern durchgeführt.
Patienten mit POAF waren älter, hatten signifikant größere LA-Fläche und RA-Fläche, eine höhere Prävalenz der arteriellen Hypertonie und signifikant geringere TAPSE-Werte. Von den getesteten Biomarkern für Fibrose und Entzündung waren MMP-9 und Pentraxin-3 signifikant verringert und NT-Pro-BNP und GDF-15 signifikant erhöht.
Patienten mit POAF hatten zusätzlich signifikant niedrigere LA-Kraftwerte (pCa 5,5 bis 4,52; p <0,04) und RA-Kraftwerte (pCa 5,0 bis pCa 4,52; p <0,04). Die univariate Analyse ergab den LA-Kraftwert bei pCa 5,5 (p = 0,033), das fortgeschrittene Alter (p = 0,033), die LA-Fläche (p = 0,013), die RA-Fläche (p = 0,081) und das TAPSE (p = 0,01) als unabhängige Prädiktoren für POAF.
Die Berücksichtigung dieser Parameter könnte die Identifizierung und Risikostratifizierung von Patienten mit POAF-Risiko unterstützen.
FAPα ist ein Membranglykoprotein mit Dipeptidyl-Peptidase- und Typ I Kollagenase-Aktivität, das eine wichtige Rolle im Rahmen des Gewebeumbaus und der Angiogenese spielt. Die Expression von FAPα wurde für eine Reihe von Geweben gezeigt. So konnte bereits gezeigt werden, dass FAPα nach Myokardinfarkt auf humanen kardialen Fibroblasten (HCF) verstärkt exprimiert wird. Ausgehend von der Erkenntnis, dass eine im Blut zirkulierende Form von FAPα, APCE, gefunden wurde, sollte in der vorliegenden Arbeit eine mögliche Assoziation des in HCF exprimierten FAPα mit dem zirkulierenden APCE untersucht werden. Hierfür wurden ebenfalls die Signalwege, die zur Induktion von FAPα führen, näher untersucht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass das von humanen kardialen Fibroblasten exprimierte FAPα ebenfalls im Zellkulturüberstand nachgewiesen werden kann. Wie bereits beschrieben, führte eine Stimulation mit TGFβ1 zur Expression von FAPα. Diese ist abhängig von Smad-3 und konnte durch Zugabe des Inhibitors SB431542 blockiert werden. Auch Smad-2 scheint die FAPα-Expression zu beeinflussen. Ein Effekt von EGR-1, CTGF und TNFα auf die FAPα-Expression konnte hingegen nicht nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein ELISA zur Messung von humanem FAPα im Plasma erstmalig etabliert. In der Evaluation des ELISA wurden die Grenzwerte für die Detektion und Quantifizierung bestimmt, die Intra- und Intervariabilität des ELISAs berechnet und die Linearität der Wiederfindung von humanem rekombinantem FAPα bewertet, sowie die Stabilität von FAPα nach mehrfachen Einfrier-Auftau-Zyklen und nach der Lagerung bei verschiedenen Temperaturen evaluiert. Da hier nur kommerziell erwerbliche Materialien verwendet wurden, ist eine Anwendung durch Dritte leicht durchführbar. Es wurde weiterhin eine klinische Studie zur Messung der FAPα-Plasmaspiegel in 101 gesunden Blutspendern und 407 Patienten mit akutem Koronarsyndrom (ACS) sowie von 25 Patienten mit stabiler koronarer Herzerkrankung (KHK) durchgeführt. Hierbei konnten erstmals Referenzwerte für zirkulierendes FAPα im Plasma beschrieben werden. Die FAPα-Plasmaspiegel der gesunden Kontrollgruppe unterschieden sich nicht von denen der Patienten mit stabiler KHK. Bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom war die FAPα-Konzentration im Vergleich mit den FAPα-Plasmaspiegeln der Kontrollgruppe hingegen signifikant erniedrigt. Auch zeigte sich bei den Patienten mit FAPα-Spiegeln im kleinsten Quartil eine erhöhte Mortalität. Die biologische Funktion von FAPα bzw. dessen mögliche Pathophysiologie im Rahmen eines ACS sowie die mit niedrigen FAPα-Spiegeln assoziierte Mortalität sind noch unklar und bleiben Gegenstand der weiteren Forschung.
In vorhandenen Arbeiten wurden geschlechtsspezifische Unterschiede hinsichtlich prä-, peri- und postoperativer Parameter in Bezug auf die isolierte koronare Bypass-Operation nachgewiesen und das weibliche Geschlecht unter anderem mit einer signifikant erhöhten 30-Tage-Mortalität in Verbindung gebracht. Unsere monozentrische, retrospektive Analyse umfasste alle 4655 Patienten und Patientinnen, die sich in der Klinik und Poliklinik für Thorax-, Herz- und thorakale Gefäßchirurgie der Universität Würzburg vom 01.01.2007 bis einschließlich 31.12.2015 einer isolierten Bypass-Operation unterzogen haben. Anhand der Daten sollte eruiert werden, ob signifikante Unterschiede bezüglich prä-, peri- und postoperativer Parameter zwischen den Geschlechtern vorliegen. Des Weiteren erfolgte eine Analyse, ob signifikante Unterschiede zwischen den Altersdekaden auszumachen sind. Die 30-Tage-Mortalität zeigte sich beim weiblichen Geschlecht im Vergleich zum männlichen Kollektiv signifikant erhöht. Sowohl bei den Männern als auch bei den Frauen stieg die 30-Tage-Mortalität mit dem Alter signifikant an. Die 30-Tage-Mortalität wurde durch das Alter, die OP-Dringlichkeit sowie durch die intraoperativen Zeiten (OP-Zeit, HLM-Zeit, Aortenabklemmzeit) signifikant beeinflusst. Das Geschlecht korrelierte signifikant mit der OP-Dringlichkeit. Unter Berücksichtigung der OP-Dringlichkeit konnten wir zeigen, dass sich die Mortalität bei Frauen im Vergleich zu den Männern allein durch die Dringlichkeitsstufe Notfall nahezu verdoppelt. In unserer Studie waren Frauen im Vergleich zu den Männern zum OP-Zeitpunkt signifikant älter, wurden signifikant häufiger als Notfall eingestuft, erhielten weniger Grafts mit signifikant niedrigeren IMA-Verwendungsraten – wobei deren Verwendung für beide Geschlechter mit steigendem Alter signifikant abnahm – erhielten signifikant mehr EK und hatten signifikant kürzere Operationszeiten (OP-Zeit, HLM-Zeit und Aortenabklemmzeit). Neben einer im Gesamtkollektiv längeren Krankenhausaufenthaltsdauer zeigte sich beim weiblichen Geschlecht im Vergleich zu den Männern eine signifikant längere Intensivdauer. Das weibliche Geschlecht und das Alter korrelierten hierbei signifikant mit der Liegedauer. Des Weiteren zeigten sich geschlechtervergleichend höhere Mediastinitisraten bei Frauen, die in der Altersgruppe der 60- bis 69-Jährigen am deutlichsten und signifikant ausfielen. Diese Tatsache und das Ergebnis, dass Frauen zum Zeitpunkt der Operation signifikant älter waren, häufiger als Notfall stationär aufgenommen wurden und mehr Blutprodukte als die männliche Vergleichsgruppe benötigten, erklärte unter anderem die signifikant längere Intensivliegedauer von Frauen gegenüber Männern in unserer Studie. Ursächlich für die sinkende arterielle Bypassverwendung bei den älteren Patienten konnte ein stärkeres Nutzen venöser statt arterieller Grafts im Alter angeführt werden. Vor allem bei jüngeren Patientinnen und Patienten wurden arterielle Grafts mit in Studien beschriebenen längeren Offenheitsraten favorisiert, um Reinterventionen nach Möglichkeit zu vermeiden. Gleichzeitig ermöglichte die signifikant höhere Rate an elektiven Aufnahmen beim männlichen Geschlecht eine längere therapeutische Planung und somit zielgerichtetere Operationen im Gegensatz zu den beim weiblichen Geschlecht dominierenden notfallmäßigen Eingriffen.
Unsere Studie konnte eine signifikant höhere 30-Tage-Mortalität bei Frauen im Vergleich zu den Männern aufzeigen und darauf hinweisen, dass Therapiemöglichkeiten und Behandlungskonzepte einer genderspezifischen Betrachtung bedürfen. Besonders die Gruppe der unter 50-jährigen Frauen, bei denen in unserer Analyse eine hohe Mortalitätsrate, die häufigsten Ultima Ratio-Operationen, die längsten intraoperativen Zeiten gepaart mit der geringsten Anzahl an genutzten Grafts und den meisten Gaben von FFP zu verzeichnen waren, waren hervorzuheben. Eine frühzeitigere Zuführung zu diagnostischen sowie therapeutischen Schritten gerade beim weiblichen Patientenkollektiv im ambulanten wie im stationären Verlauf und damit verbunden eine Sensibilisierung für atypische Symptome und Verlaufsformen bei Frauen könnte die Rate an notfallmäßigen Hospitalisierungen und Komplikationen in Zukunft maßgeblich senken.
Trotz zahlreicher Fortschritte im Verständnis der Funktionsweise des kostimulatorischen Rezeptors CD28 in Mensch, Maus, Ratte und Makake ist nach wie vor wenig hierüber in Bezug auf das Tiermodell Schwein bekannt. Die vorliegende Arbeit untersucht die Funktion und Expression von CD28 in Schweine-T-Zellen sowie die Regulierbarkeit der T-Zellaktivierung durch anti-pCD28 mAb. Die Ergebnisse zeigen, dass hierbei vor allem CD4+ und CD8+ T-Zellen differenziert betrachtet werden müssen. Grundsätzlich unterscheiden sich die beiden T-Zellpopulationen in der CD28 mRNA Expression, im Expressionsverhältnis zwischen CD28 mRNA und Protein, sowie im proliferativen Ansprechen auf anti-pCD28mAb. So reagierten CD4+ im Vergleich zu CD8+ T-Zellen auf die kostimulatorische Inkubation mit anti-pCD28 mAb des Klons 3D11 sensibler. In direkt stimulatorischen Ansätzen zeigte sich, dass CD4+ und CD8+ T-Zellen durch unterschiedliche anti-pCD28 mAb differentiell angesprochen werden können. Eine superagonistische Funktion konnte für CD4+ T-Zell aktivierende anti-pCD28 mAb in den bisherigen Versuchen noch nicht beobachtet werden. Letzteres ist hierbei vor allem für den Transfer von vielversprechenden Therapiestrategien vom Kleintier- zum Großtiermodell auf dem Weg zur Entwicklung neuer Therapieoptionen für Autoimmunerkrankungen, Erkrankungen mit starker proinflammatorischer Aktivität und dem Myokardinfarkt von Bedeutung.
Die Expression eines funktionsfähigen BZR ist essentiell für die Entwicklung und Differenzierung von B-Zellen, für deren Toleranzinduktion und Sekretion protektiver Antikörper.
Genetisch bedingte Defekte im BZR-Signaltransduktionsweg liegen den primären Immundefekten mit vorwiegendem Antikörpermangel („humoraler Immundefekt“) zu Grunde. Naive B-Zellen in der Peripherie exprimieren den BZR als zwei Isotypen (IgM und IgD), wohingegen unreife B-Zellen im Knochenmark nur IgM exprimieren. Die Bedeutung für diese differentielle IgM/IgD-Expression ist nicht bekannt. Es wird jedoch der Expression von IgD eine Rolle in der Generierung hochaffiner Antikörper und in der Regulation von B-Zell Toleranz zugeschrieben.
In dieser Arbeit wurden die Familienmitglieder einer Indexpatientin klinisch, immunologisch und genetisch charakterisiert. Bei der Indexpatientin wurde ein Immundefekt im Sinne eines CVID diagnostiziert. Es zeigte sich eine auffällige Expression von IgD auf naiven B-Zellen, zudem konnte eine Variante in dem für IgD kodierenden IGHD-Gen nachgewiesen werden.
Es konnte keine Korrelation zwischen dem Auftreten des Immundefektes und der p.Pro6Leu IGHD-Variante nachgewiesen werden. Ebenso zeigte sich bei den Trägern der IGHD-Variante kein Hinweis auf eine Störung der B-Zell Differenzierung oder ein Defekt der spezifischen Antikörperproduktion. Somit scheint die untersuchte p.Pro6Leu IGHD-Variante nicht ursächlich für den klinischen und immunologischen Phänotyp der Indexpatientin zu sein. Inwieweit die Variante ein relatives Risiko für die Entwicklung eines CVID darstellt, kann aus der Untersuchung der Familie nicht beurteilt werden und müsste in einer größeren CVID-Kohorte evaluiert werden.
Da aus Untersuchungen von transgenen/knock-out Mausmodellen eine Bedeutung von IgD für die Regulation der peripheren B-Zell Toleranz vermutet wird, nutzten wir in dieser Arbeit charakterisierte heterozygote Träger der IGHD-Variante als „genetisches Modell“ zur Analyse der Bedeutung von IgD für die Entwicklung des Immunglobulin-Repertoires naiver B-Zellen des Menschen. Die durch allelische Exklusion bedingte chimäre Situation der IgD-Expression naiver B-Zellen bei heterozygoten IGHD-Variantenträgern machte den direkten Vergleich zwischen IgD+ Wildtyp-Populationen und IgD- Mutante im gleichen Organismus möglich.
In den Untersuchungen des Immunglobulin-Repertoires von transitionalen und reifen, naiven B-Zellen in diesen Individuen zeigten sich jedoch keine wegweisenden Unterschiede zwischen IgD+ und IgD- Populationen. Insbesondere auch charakteristische Motive des Immunglobulin-Repertoires, die auf eine Autoreaktivität des kodierten Immunglobulins hin¬weisen (VH4-34 Gensegment, lange CDR3-Region, positive Ladung und Hydrophobizität der CDR3-Region) waren nicht unterschiedlich zwischen beiden Zellpopulationen.
Somit scheint entweder die Expression von IgD auf naiven B-Zellen beim Menschen keinen Einfluss auf die Immunglobulin-Repertoire Entwicklung und die Regulation der Toleranzinduktion zu haben oder die verwendete Methodik ist nicht sensitiv genug, um mögliche Auffälligkeiten zu detektieren.
Hier würde sich für zukünftige Untersuchungen des Immunglobulin-Repertoires eine Hochdurchsatzsequenzierung mittels next-generation sequencing und für die Analyse der Autoreaktivität die Expression und Reaktivitätstestung monoklonaler Antikörper aus individuellen B-Zellen anbieten.
Ziel der Arbeit war die Analyse von prä -, intra – und postoperativen Patientendaten vergleichend bei beiden Geschlechtern nach isoliertem chirurgischen Aortenklappenersatz und das Herausfinden von beeinflussenden Faktoren für den kurzfristigen postoperativen Outcome. In zweiter Linie sollte die Bedeutung des Patientenalters bei Männern und Frauen für o.g. Punkte untersucht werden. In der Klinik und Poliklinik für Thorax-, Herz- und thorakale Gefäßchirurgie der Universitätsklinik Würzburg wurden im Zeitraum von 2007 bis 2015 insgesamt 657 Patienten mit einem isolierten chirurgischen Aortenklappenersatz versorgt. Die Studienpopulation bestand zu 60,6 % aus Männern und 39,4 % aus Frauen. Die ungleiche geschlechtliche Verteilung zugunsten der männlichen Patienten entsprach den nationalen Daten. Die Untersuchung ergab, dass weibliche Patienten durchschnittlich knapp vier Jahre älter waren als die männlichen Patienten, einen signifikant höheren BMI hatten, eine kürzere Bypasszeit und OP-Zeit, sowie einen längeren Krankenhausaufenthalt. Der längere Krankenhausaufenthalt der Frauen könnte durch das höhere Alter der Patientinnen bedingt sein. TK-Transfusionen wurden bei Frauen insgesamt seltener durchgeführt und elektive Operationen in der 6. Altersdekade bei Frauen häufiger. Keine wesentlichen Unterschiede im Geschlechtervergleich zeigten die Variablen Aortenabklemmzeit, Anzahl transfundierter EK und FFP und Intensivdauer. Der Vergleich der Altersgruppen der männlichen und weiblichen Patienten untereinander zeigte, dass der BMI, die Dringlichkeit des Eingriffs, die Anzahl transfundierter EK, die Intensivdauer und die Dauer des Krankenhausaufenthalts sich signifikant zwischen den Altersgruppen des Gesamtkollektivs und hauptsächlich der Männergruppe unterschied. Ältere Patienten hatten im Durchschnitt den niedrigsten BMI, keine notfallmäßigen Operationen, die meisten EK-Transfusionen und die längsten Aufenthaltsdauern auf Intensivstation und in der Klinik insgesamt. Die Aortenabklemmzeit, Bypasszeit, OP-Zeit, Transfusion von FFP und TK und die 30-Tage-Mortalität waren im Altersvergleich nicht signifikant verschieden. Das Alter und die Dringlichkeit hatten einen Einfluss auf die postoperative Erholung. Mortalitätsbeeinflussend waren die unabhängigen Variablen Dringlichkeit, Bypasszeit und Aortenabklemmzeit. Ein Einfluss des Geschlechts auf die 30-Tage-Mortalität war zwar vorhanden, jedoch zu schwach, um einen signifikanten Mortalitätsunterschied zwischen Männern und Frauen aufzuzeigen. Die Ergebnisse geben einen Einblick in die geschlechts- und altersspezifischen Unterschiede der Patienten, die mit einem isolierten konventionellen Aortenklappenersatz in der Uniklinik Würzburg versorgt wurden.