Kultivierung von Zellen aus Atheromen des Menschen und die Beeinflussung ihres Wachstums

Abstract

1. Kultivierung von Plaquezellen des Menschen Die Migration und Proliferation von glatten Muskelzellen aus der Media in den subendothelialen Raum wird als Schlüsselereignis bei der Entstehung der Atherogenese angesehen. Um weitere Informationen über das Wachstumsverhalten dieser Zellen zu erhalten, wurden aus atherosklerotischem Plaquematerial Zellen isoliert und ihre Wachstumscharakteristika in Zellkulturen untersucht. Die Entnahme des Plaquematerials erfolgte perkutan durch einen Atherektomie-Katheter aus der A. femoralis superficialis, der A. poplitea und der A. renalis und im Rahmen von operativen Eingriffen aus der A. coronaria, der A. carotis und der Aorta abdominalis. Die Mehrzahl dieser Zellen konne durch positive Reaktion mit Antikörpern gegen glattmuskuläres alpha-Aktin als glatte Muskelzellen identifiziert werden. Hierbei zeigten Zellen aus re-stenosierendem Plaquematerial ein extrem gesteigertes Wachstum im Vergleich zu Zellen aus primär-stenosierendem Plaquematreial. Diese unterschiedlichen Wachstumsraten wurden unabhängig von der Entnahme-Technik und -Lokalisation registriert. Das gesteigerte Wachstum der glatten Muskelzellen aus restenosierendem Plaquematerial könnte das in vitro-Äquivalent zu dem oftmals rapide verlaufendem Re-stenosierungsprozeß nach Angioplastie in vivo sein.

2. Einflüsse auf das Wachstumsverhalten In unseren Versuchen zeigte sich eine zunehmende proliferative Aktivität der Zellen durch steigende Serumkonzentrationen. Plaquezellen aus Restenosen proliferierten bei geringeren Konzentrationen und in stärkerem Ausmaß als Plaquezellen aus primär-stenosierenden Läsionen. Durch das Kulturmedium von re-stenosierenden glatten Muskelzellen konnte das Wachstum von primär-stenosierenden glatten Muskelzellen um 60% gesteigert werden. Der Wachstumsfaktor PDGF steigert die Proliferation von glatten Muskelzellen um das 2.7-fache, ECGF sogar um das 4-fache. Glatte Muskelzellen aus primär-stenosierendem Plaquematerial ändern ihr Wachstum unter der Wirkung von PDGF und ECGF nicht.

3. Medikamenten-Testungen Acetylsalizylsäure und Dipyridamol werden zur Verhinderung von Thrombosen als Vor- und Nachbehandlung bei Angioplastien angewendet. Die in vitro-Untersuchungen ergaben weder bei der Einzelgabe, noch bei der Kombination der Substanzen einen Hinweis für eine Inhibition der Migration und Proliferation von Plaquezellen. Fibrinolytika werden in der klinische Routine bei akutem Myokardinfarkt zur Lysetherapie verwendet. In vitro zeigte sich im getesteten Konzentrationsbereich weder eine Stimulation noch eine Inhibition der Proliferation. In der Literatur wurde berichtet, dass beta-Blocker das Wachstum von Plaquezellen stimulieren. In unseren Untersuchungen wurden im therapeutischen Bereich die glatten Muskelzellen aus der unveränderten Media und aus koronarem Plaquematerial nicht in ihrem Wachstum verändert. Die Austestung des Calziumantagonisten Diltiazem an Plaquezellen aus peripheren und koronaren Arterien des Menschen erbrachte eine signifikante Inhibition der Zellproliferation im therapeutisch relevanten Bereich.

Da eine Inhibition der Zellmigration und Zellproliferation von klinischem Interesse ist, könnte der schwerpunktmäßige Einsatz der Zellkultur als „Prescreening-Modell“ erfolgen, um aus der Vielzahl der zur Verfügung stehenden Substanzen diejenigen mit antimigratorischen und antiproliferativen Eigenschaften herauszufiltern. Ausgewählte Substanzen könnten dann in Transfilter-Co-Kulturen und im Tierversuch weiteruntersucht werden, um abschließend Empfehlungen für klinische Studien aussprechen zu können.

1) Plaque cells of human primary stenosing and restenosing tissue of peripheral and coronary arteries have been cultured and identified as smooth muscle cells (SMC). Proliferation of SMC derived of restenosing tissue was significantly increased in comparison to SMC of primary stenosing lesions.

2) Growth of primary stenosing SMC was stimulated by 1) culture media of restenosing SMC, 2) PDGF and 3) ECGF.

3) Drug testing: No effect was detected after adding of aspirin, dypiridamole, betablocker (propranolol), and fibrinolytic agents (streptokinase, urokinase, plasminogen tissue activator, t-PA) in concentrations of clinical relevance. Therapeutic concentrations of diltiazem caused a significant inhibition of SMC proliferation.

Conclusion: Cell culture studies may be used as prescreening model to investigate the effects of potential antiproliferative effects in vitro, before large experimental and clinical studies are initiated.