The Role of Whole Bone Marrow Cells in Scar Formation after Reperfusion of Myocardial Infarction in a Mouse Model

Abstract

Koronare Herzkrankheit und Myokardinfarkt sind assoziiert mit signifikanter Morbidität und Mortalität. Eine frühe Reperfusion des Myokardinfarkts wird therapeutisch angestrebt, aber der nachfolgende Gewebeumbau geht mit einer hohen Komplikationsrate einher. Unter innovativen therapeutischen Ansätzen wurde in den letzten Jahren die Zellersatztherapie erprobt, die über einen verbesserten Gewebeumbau und eine verminderte Narbengröße Verbesserungen im Langzeitüberleben und Funktion zu erzielen versucht. Wir untersuchten daher die Rolle von i.v. verabreichten Knochenmarkszellen nach Myokardinfarkt in einem Mausmodel. Die Herzen wurden funktionell untersucht und für histologische und morphometrische Auswertung sowie mRNA-Expressionsmessungen (RT-PCR) verarbeitet.<br /> Kontrollmäuse bekamen PBS injiziert und zeigten eine rasche Entwicklung einer stabilen Myokardnarbe nach 7 Tagen Reperfusion, die bis nach 28 Tagen unverändert blieb. Injektion von Knochenmarkszellen unmittelbar nach Reperfusion führte zur signifikant besseren Pumpfunktion und geringerer Narbengröße nach 28 Tagen Reperfusion. Injektion von Knochenmarkszellen nach 3 Tagen Reperfusion zeigte eine tendentielle Verbesserung der Pumpfunktion und eine signifikant kleinere Narbe nach 28 Tagen, während beide Gruppen auch eine höhere Anzahl von Arteriolen in der Narbe aufwiesen. Die Auswertung der zellulären Mechanismen ergab eine verlängerte Entzündungsreaktion mit vorwiegender Beteiligung von Makrophagen, die insbesondere nach i.v. Gabe von Knochenmarkszellen nach 3 Tagen Reperfusion zu einem verzögerten Gewebeumbau mit Persistenz der Myofibroblasten in der Narbe führte. Die bessere Pumpfunktion nach Zellinjektion könnte mit aktivem Gewebeumbau nach 28 Tagen Reperfusion zusammen hängen, da hier Makrophagen in der Narbe persistierten. Weitere Auswertungen legten eine Rezirkulation der injizierten Zellen aus der Milz nahe, die sich möglicherweise in Makrophagen differenzieren. Im Gegensatz zu den Kontrolltieren führten die Knochenmarkszellen zu einer proinflammatorischen Aktivität von Zytokinen und Chemokinen nach 7 Tagen Reperfusion, während gleichzeitig die Marker des Gewebeumbaus eine verzögerte Narbenbildung zeigten. <br /> Zusammenfassend führte Knochenmarkszellinjektion nach Reperfusion des Myokardinfarktes zur funktionellen Verbesserung aufgrund des persistierenden Gewebeumbaus und günstigen Lokalbedingungen der proinflammatorischen Reaktion. Die sofortige Zellinjektion zeigte eine bessere Pumpfunktion als die Injektion nach 3 Tagen Reperfusion. Diese Ergebnisse und das Verständnis der Pathomechanismen sollen in weiteren Studien überprüft und vertieft werden, um das Potential für künftige klinische Anwendung zu untersuchen.