Monitoring der intrakoronaren Zelltherapie : Umfang und Determinanten der Aufnahme von 111In-markierten endothelialen Progenitorzellen in das Myokard

Monitoring of the intracoronary stem cell therapy using 111In-labelled EPCs

Die Koronare Herzkrankheit (KHK) und der Akute Myokardinfarkt (AMI) sind die beiden häufigsten Todesursachen in den westlichen Industrienationen. In der Folge einer chronischen oder akuten ischämischen Schädigung des Her
Die Koronare Herzkrankheit (KHK) und der Akute Myokardinfarkt (AMI) sind die beiden häufigsten Todesursachen in den westlichen Industrienationen. In der Folge einer chronischen oder akuten ischämischen Schädigung des Herzens kommt es unter anderem zum Umbau insbesondere des linken Ventrikels, dem so genannten „Cardiac Remodeling“, das in den meisten Fällen mitverantwortlich für die Entstehung einer Herzinsuffizienz ist. Diverse Studien haben in den vergangenen Jahren gezeigt, dass die kardiale Stamm- oder Progenitorzelltherapie ein viel versprechender Ansatz ist, die Regeneration eines ischämisch geschädigten Herzens zu unterstützen und das „Cardiac Remodeling“ zu begrenzen. In diesem Zusammenhang wurden sowohl verschiedene Arten von Stammzellen, als auch verschiedene Applikationstechniken eingesetzt. Auf welchen Wegen die eingesetzten Stamm- oder Progenitorzellen ihre Wirkung entfalten ist bislang nicht abschließend geklärt. Eine Grundvoraussetzung um zur Regeneration des Myokards beitragen zu können ist jedoch, dass die Zellen nach der intrakoronaren Applikation in das Gewebe transmigrieren und dort anwachsen. Um neue Erkenntnisse über die Mechanismen, die Abläufe und die prädiktiven Faktoren dieses als „Homing“ bezeichneten Vorgangs zu gewinnen, wurden zwischen 2005 und 2007 am Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität 20 Patienten mit 111Inmarkierten autologen ex-vivo-kultivierten endothelialen Progenitorzellen behandelt und in den folgenden drei Tagen mittels Ganzkörperszintigraphie und SPECT nachuntersucht. Dabei zeigte sich, dass die 111In-Aktivität im Herzen innerhalb der ersten 24 Stunden bei der Gruppe der Patienten mit Myokardinfarkt innerhalb der letzten 14 Tag signifikant höher (6,3 + 2,9%) war, als bei der Gruppe, deren Infarkt länger als 14 Tage aber kürzer als ein Jahr zurücklag (4,5 + 3,2%). Die geringste 111In-Aktivität (2,5 + 1,6%) zeigten Patienten mit länger als einem Jahr zurückliegender oder chronischer Ischämie (p = 0,042). In der Gruppe der akuten (< 14 Tage) und subakuten (14 Tage bis 1 Jahr) Ischämien zeigte sich ebenfalls, dass eine geringere Viabilität der betroffenen Areale im durchgeführten 18FDG-PET das Homing der Zellen ebenfalls günstig beeinflusst (p = 0,039), während die Viabilität in der Gruppe der chronischen Ischämien (> 1 Jahr) nicht signifikant mit der 111In-Aktivität korrelierte (p = 0,88). Des Weiteren zeigte sich, dass bei Patienten mit AMI innerhalb der letzten 12 Monate eine eingeschränkte koronare Flussreserve als Ausdruck einer gestörten Mikrozirkulation die Aufnahme 111In-markierter EPCs ebenfalls günstig beeinflusst (p = 0,048). Zusammenfassend erscheinen demnach das Alter des Infarktes, das Ausmaß der entstandenen Gewebsschädigung und der Umfang der verbliebenen mikrozirkulatorischen Funktion des Herzens die Faktoren zu sein, die das „Homing“ intrakoronar applizierter Progenitorzellen wesentlich beeinflussen. Dennoch konnte auch die vorliegende Studie keinen endgültigen Aufschluss darüber geben, auf welche Weise die applizierten Stammzellen ihre Wirkung am Herzen entfalten. Hier werden weiterhin die Vaskulogenese, die Differenzierung in funktionsfähige Kardiomyozyten ebenso wie parakrine Effekte, beispielsweise durch den SDF-1/CXCR4-Mechanismus, oder VEGF diskutiert. Letztlich bietet die vorliegende Studie jedoch eine Datenbasis für künftige Studien, die sich mit der Verbesserung, insbesondere der Technik der kardialen Progenitorzelltherapie, auseinandersetzen.
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Coronary artery disease and acute myocardial infarction are the most common causes of death in western industrial nations. Cardiac remodeling, especially of the left ventricle, is a result of chronic or acute ischemic da
Coronary artery disease and acute myocardial infarction are the most common causes of death in western industrial nations. Cardiac remodeling, especially of the left ventricle, is a result of chronic or acute ischemic damage to the myocardium and often leading to a congestive heart failure. Several clinical and experimental studies in the last few years indicated that cardiac stem cell therapy is a promising approach to support regeneration of the heart after an ischemic damage and to reduce the extent of cardiac remodeling. In this context, investigators used several variable types of stem cells as well as different routes of application. The question how stem cell therapy might contribute to cardiac regeneration is not settled conclusively. However, a basic prerequisite is at least the short-term transmigration and engraftment of stem cells into the damaged tissue after intracoronary application. To gather further insights into the mechanisms, sequences and predictive factors of this process called “homing”, 20 patients were treated with 111Indium-oxine labeled progenitor cells at the Hospital of the Johann Wolfgang Goethe-University between 2005 and 2007 and underwent gamma-camera and SPECT imaging in the subsequent three days. As the study revealed, 111In-activity in the heart within the first 24 hours was significantly higher in patients that suffered a myocardial infarction within the last 14 days (6.3 + 2.9%) than in patients with an infarction between 14 days and one year in the past (4.5 + 3.2%). The lowest 111In-activity (2.5 + 1.6%) was shown in patients with old infarction or chronic ischemic heart disease (p = 0.042). In those patients that suffered an acute (< 14 days) or subacute (14 days to one year) myocardial damage, viability of the treated segments in the conducted 18FDG-PET also influenced the homing of stem cells positively (p = 0.039), while the viability had no significant correlation (p = 0.88) in the patients with old infarction (> 1 year). Furthermore an impairment in coronary flow reserve (CFR) as an expression of a dysfunctional microcirculation was shown to improve homing of 111In-labeled stem cells (p = 0.048) in patients with AMI within the last 12 months. Summarizing the findings one should be allowed to say that the age of myocardial infarction, the extent of tissue damage and the microcirculatory function have an influence on the homing of progenitor cells after intracoronary application. Nevertheless the present study could not finally shed light on the ways stem cells provide their beneficial effects. We still discuss about vasculogenesis as well as differentiation into functionally active cardiomyocytes or paracrine effects such as SDF-1/CXCR4 interaction or VEGF. Notwithstanding it provides an index database for future investigations which are concerned with an improvement of the techniques used for the cardiac stem cell therapy.
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Metadaten
Author:Rainer Joachim Kurt Röver
URN:urn:nbn:de:hebis:30-62454
Referee:Volker Schächinger
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2009/02/18
Year of first Publication:2009
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2009/02/09
Release Date:2009/02/18
Tag:Myokardinfarkt ; Stammzelltherapie ; endotheliale Progenitorzellen
acute myocardial infarction; stem cell therapy
SWD-Keyword:Herzinfarkt ; Stammzelle
HeBIS PPN:209277580
Institutes:Medizin
Dewey Decimal Classification:610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

$Rev: 11761 $