Analyse von Entzündungsmarkern in degenerierten und insuffizienten Herzklappen

Abstract

Die erworbene Aortenklappendegeneration ist eine chronisch progrediente Erkrankung, für die es derzeit keine Früherkennungsmaßnahmen gibt. Auch ist es noch nicht möglich, den Verlauf zu verlangsamen oder gar ganz aufzuhalten. Bei der Diagnose einer Aortenklappenstenose besteht die einzige kurative Option in dem interventionellen oder operativen Ersatz der erkrankten Herzklappe. Die Kenntnis der zugrundeliegenden inflammatorischen Mechanismen könnte Ansatzpunkte für eine Therapie liefern. Die Initiationsphase der Aortenklappenerkrankung ähnelt der Entstehung von Atherosklerose. Die vorliegende Studie untersuchte daher, ob vergleichbare Regulationsmechanismen auch bei der Aortenklappendegeneration nachgewiesen werden können. Das Primärziel der Arbeit war der Nachweis eines Unterschiedes in der Genexpression von Indolamin-2,3-dioxygenase 1 (IDO 1). Dies ist ein Enzym, das über das Absenken der lokalen Tryptophanspiegel eine immunmodulatorische Wirkung zeigt. Als Sekundärziel sollte ein Unterschied in der Genexpression von weiteren Zielgenen, die bereits in Zusammenhang mit der Atherosklerose stehen, nachgewiesen werden. Es wurde auch untersucht, inwiefern sich die Bikuspidalität einer Aortenklappe auf die Genexpression auswirkt. In die Studie wurden 48 Patienten im Zeitraum von Juli 2016 bis Mai 2017 eingeschlossen. Es handelte sich um 38 Patienten in der biologischen Gruppe „Verkalkt“ und zehn Patienten in der biologischen Gruppe „Insuffizient“. Nach Entnahme im Operationssaal wurde die Ribonukleinsäure (RNA) der Aortenklappen stabilisiert und bei -80 °C bis zur Verarbeitung gelagert. Das Klappenmaterial wurde nach dem Auftauen homogenisiert und die RNA extrahiert. Diese wurde einer Qualitätskontrolle unterzogen und auf Integrität und Reinheit geprüft. Über eine Reverse Transkription wurde komplementäre DNA (cDNA) hergestellt. Aufgrund der geringen Menge an extrahierter RNA wurde vor der quantitative Echtzeit-Polymerasekettenreaktion (qPCR) eine Präamplifikationsreaktion durchgeführt. Die entsprechenden Kontrollversuche im Rahmen der qPCR wurden laut den Leitlinien „Minimal Information for Publication of Quantitiative Real-Time PCR Experiments“ (MIQE) durchgeführt. Im Anschluss an die qPCR wurden die Proben noch über die von Kossa-Färbung, die Mineralisationsvorgänge sichtbar macht, angefärbt. Die Datenanalyse erfolgte über die Berechnung des Expressionsunterschiedes (2-∆Ct) und über eine Korrelationsanalyse (Kendall‘s Tau). Die verkalkten Aortenklappen besaßen im Vergleich zu den insuffizienten Aortenklappen eine höhere Klappenöffnungsfläche und einen größeren maximalen Druckgradienten. Trikuspide Aortenklappen wiesen eine geringere Klappenöffnungsfläche und einen höheren maximalen Druckgradienten als bikuspide auf. Im Vergleich zu den insuffizienten Herzklappen waren bei den verkalkten Proben nur die Expressionslevel der Zielgene Matrixmetalloproteinase 1 (MMP1) und Tenascin C (TNC) signifikant erhöht. Es fiel auf, dass es bei Patienten mit verkalkten Aortenklappen bei den meisten Zielgenen, insbesondere auch bei IDO1, einige Ausreißerproben gab, deren Expressionslevel sehr hoch ausfielen. Zwischen bikuspiden und trikuspiden Aortenklappen gab es keine signifikanten Unterschiede. Die Korrelationsanalyse erbrachte signifikante Korrelationen fast aller Zielgene der verkalkten Proben. Die histologische Färbung nach von Kossa zeigte für alle insuffizienten Proben kleinste Mineralisationsherde. Ein Hauptproblem dieser Arbeit lag an der Schwierigkeit, gesundes Kontrollgewebe zu sammeln, da sich bei den vermeintlich nicht verkalkten, insuffizienten Proben im Nachhinein mikroskopisch kleine Kalziumablagerungen zeigten. Dennoch sind die verwendeten Aortenklappen durch Unterschiede im Grad der Kalzifizierung gekennzeichnet, worauf, auch in Einklang mit der bestehenden Literatur, die Expressionsunterschiede von MMP1 und TNC zurückzuführen sind. Ein Expressionsunterschied von IDO1 wurde im Unterschied zur Atherosklerose nicht nachgewiesen, was entweder auf das Kontrollgewebe zurückzuführen ist, oder darauf, dass die Rolle dieses Enzyms für die Aortenklappendegeneration weniger zentral ist. Allerdings weisen einige Ausreißerwerte, sowohl bei IDO1 als auch bei den anderen Parametern darauf hin, dass in einer Subgruppe der verkalkten Herzklappen die angenommenen Stoffwechselwege eine Rolle spielen. Die Bedeutung inflammatorischer Stoffwechselwege bei der Erkrankung der Aortenklappe wurde auch über die hochsignifikant positiven Korrelationen untermauert. Um die Hypothesen dieser Arbeit weiter zu stärken, sollte in zukünftigen Studien das Kontrollgewebe mikroskopisch definiert werden und die Probenanzahl erhöht werden.