Arterial tissue engineering : influence of shear stress on endothelial progenitor cells

  • Arterielles Tissue Engineering : Einfluss von Scherstress auf endotheliale Progenitorzellen

Olszewski, Sebastian Lukasz; Jockenhövel, Stefan (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2013)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Kurzfassung

Trotz immenser Fortschritte in etablierten Therapien, bleiben kardiovaskuläre Erkrankungen die führende Todesursache in der Westlichen Welt. Den aktuellen Goldstandard für die Behandlung stellen Bypässe und Angioplastien dar. Leider haben beide Ansätze entscheidende Nachteile, was alternative Ansätze zwingend erforderlich macht. Ein Bypass ist invasiv und erfordert die Entnahme eines intakten Gefäßes. Dadurch ist die Anzahl an möglichen Bypässen limitiert. Bei der Angioplastie wird die innere Schicht aus Endothelzellen (ECs) des Gefäßes geschädigt und Thromben gefördert. Beim Tissue Engineering (TE) kombiniert man Zellen, Scaffolds und Signalmoleküle, um Ersatzorgane oder Gewebe herzustellen. Mit Firbingel als Scaffold, kann man einen autologen Ersatz züchten. Zellen für die Besiedlung der Ersatzgefäße sind ECs. Leider werden diese aus Biopsiegewebe isoliert, was einen invasiven operativen Eingriff erfordert. Um dies zu vermeiden, wurden hier endotheliale Progenitorzellen (EPCs) als Alternative evaluiert. Sie können aus Blut isoliert werden und sich zu einem endothelialen Zelltyp differenzieren. Die Reaktion von ECs auf Scherstress ist eine ihrer wesentlichen Funktionen. Will man EPCs nutzten, ist es daher essentiell zu wissen, wie EPCs auf den Stimulus „Scherstress“ reagieren. In dieser Studie wurden zwei Scherstress Bioreaktorsystem genutzt, um unterschiedliche Strömungsbedingungen zu simulieren. Mit einem neuartigen System, dass auf Taylor-Couette Strömung basiert, wurde laminare und turbulente Strömung generiert und mit einer Flusskammer wurde pulsatile laminare Strömung erzeugt. So konnten nicht nur die gesunden Strömungsbedingungen nachgestellt werden, sondern auch die von Bypass-Patienten, bei denen sich an Anastomosen Turbulenz ausbilden. Die aktuelle Studie zeigt auf, wie EPCs ihren Phänotyp unter Einfluss von Scherstress verlieren. Diese Ergebnisse werden von Daten gestützt, bei denen EC und EPCs als Auskleindung eines tissue engineerten Konstrukts direkt mit einander verglichen wurden. Nach Stimulation hatten ECs einen konfluenten Zellrassen gebildet, die EPCs hingegen nicht. Zusammengefasst, stellen die Ergebnisse der aktuellen Studie die Eignung von EPCs als EC Ersatz für das arterielle TE in Frage. Berücksichtigt man jedoch das enorme Potential von EPCs, welches in der Literatur beschrieben wird, sind für eine abschließende Schlussfolgerung weitere Studien in diesem Bereich erforderlich. Ein neuer, pulsatiler, Scherstress Bioreaktor, der auf Taylor-Couette Strömung basiert, wurde ebenfalls während dieser Arbeit entwickelt und kann in Zukunft genutzt werden, um die noch offenen Fragen zu klären.

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