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Kultivierte Gefasmuskelzellen (SMC) des Menschen werden zunehmend in der experimentellen Arterioskleroseforschung verwendet [1, 2, 4, 6]. Um das Wachstumsverhalten der Zellen aus unterschiedlichen Gefasen miteinander zu vergleichen, wurden glatte Muskelzellen aus kleinen Stucken der Aa. carotis, Aa. femoralis, Aa. renalis, Ao. thoracalis, Aa. mammaria interna und der V. saph. magna sowie aus stenosierten Abschnitten von Koronararterien (Thrombendartherektomie durch Prof. Dr. Hannekum, Abt. fur Chirurgie, Universitat Ulm) isoliert und kultiviert.

Bereits 1911 wurde unter Claudicatio intermittens-Patienten eine drei- bis funffache Haufung von Rauchern beobachtet. In der Zwischenzeit gibt es keinen Zweifel mehr daran, das Rauchen einer der Risikofaktoren der Arteriosklerose ist [6, 7, 10]. Ein wichtiger Bestandteil des Zigarettenrauches ist das Nikotin. Seine potentiell schadigende Wirkung auf Endothel- und glatte Muskelzellen wurde nachgewiesen [3, 7, 10]. In dieser Studie wurde untersucht, ob eine direkte Wirkung von Nikotin auf das Proliferationsverhalten glatter Muskelzellen und Endothelzellen in vivo nachzuweisen ist und ob praformierte Gefaswandplaques durch Nikotineinwirkung in ihrem weiteren Wachstum stimulierbar sind.

Bei einer Betrachtung der Todesursachenstatistik der vergangenen 100 Jahre in Deutschland fallt auf, das der Anteil der Erkrankungen des Kreislaufsystems einschlieslich des Herzens in den letzten 60 Jahren betrachtlich zugenommen hat (Tab. 1). Die Tabelle zeigt, das gleichzeitig der prozentuale Anteil der Infektionskrankheiten als Todesursache abgenommen hat. Die Arteriosklerose als Hauptursache der Kreislauferkrankungen ist keine Krankheit, die vorzugsweise Kinder oder Jugendliche befallt. Es ist eine Erkrankung, die mit zunehmendem Lebensalter haufiger auftritt. Das ist bei zum Tod fuhrenden Infektionskrankheiten anders. Wenn man die Lebenserwartung (in Jahren) von neugeborenen Kindern in Deutschland betrachtet (Tab. 2), dann sieht man, das sie sich in den letzten 100 Jahren nahezu verdoppelt hat [28]. Dies hat konsequenterweise zur Folge, das es jetzt mehr alte Menschen gibt als fruher und das damit die Zahl der Menschen, deren Tod durch arteriosklerotische Gefaserkrankungen verursacht ist, groser wird.

Ziel der Untersuchung war die Bestimmung der proliferativen Reaktion glatter Muskelzellen in der Intima sowie der Haufigkeit thrombotischer Verschlusse nach Stentimplantation im Vergleich zur konventionellen Ballondilatation. Hierzu wurden an der Arteria carotis von 27 Neuseeland-Kaninchen ballonexpandierbare Strecker-Stents implantiert beziehungsweise bei 29 Tieren eine Ballonangioplastie durchgefuhrt. Zehn Tiere dienten als Kontrollgruppe ohne Intervention. Die Tiere erhielten unmittelbar praoperativ sowie postoperativ fur insgesamt drei Tage unfraktioniertes Heparin. Die Gefase wurden 7, 14, 28 und 42 Tage nach Intervention entnommen und histologisch aufgearbeitet. Die Gabe von Bromdesoxyuridin ermoglichte die immunhistologische Bestimmung der neointimalen Proliferationsrate, wobei die glatten Muskelzellen mit einem Antikorper gegen a-Aktin identifiziert wurden. Am 7. Tag nach Intervention zeigte sich eine stark gesteigerte Proliferation glatter Muskelzellen sowohl nach Stentimplantation (16,2 ± 3,7%) als auch nach konventioneller Ballon-angioplastie (12,5 ± 4,8%). Wahrend die Proliferationsrate nach Ballon-angioplastie am 42. Tag jedoch auf den Wert der Kontrollgruppe (0,3 ± 0,4%) zuruckgekehrt war, fand sich nach Stentimplantation eine immer noch signifikante Erhohung der Proliferation (2,7 ± 0,3%; p < 0,0001). Auserdem war die Inzidenz thrombotischer Komplikationen nach Stentimplantation deutlich hoher (25,9% vs. 6,8%). Zusammenfassend weisen unsere Daten auf eine gesteigerte und prolongierte proliferative Reaktion glatter Muskelzellen nach Stentimplantation im Vergleich zur Ballondilatation hin.

Die vorliegende Studie wurde durchgefuhrt, um die antiatherosklerotische Wirkung von Knoblauch, die haufig aufgrund seiner cholesterinsenkenden Wirkung postuliert wird [5], an einem experimentellen Modell zu uberprufen.

Im Transfilter-Co-Kultursystem konnen Interaktionen zwischen verschiedenen Zellarten untersucht werden. Gefasmuskelzellen und Endothelzellen des Menschen werden dabei auf den beiden Seiten eines 10 µm dicken Polykarbonatfilters kultiviert. Dieser soll die porosen Eigenschaften der Lamina elastica interna der Gefaswand imitieren und im in-vitro-Modell den morphologischen Aufbau einer Gefaswand nachahmen [1, 2, 3, 5].

Interventionelle Techniken werden in immer groserem Umfang zur symptomatischen Behandlung von Folgeerscheinungen der Atherosklerose eingesetzt. Die sehr hohen primaren Erfolgsquoten werden jedoch durch das Auftreten von Restenosierungsereignissen zu etwa 30 % beeintrachtigt. Auf zellularer Ebene scheint beim Restenosierungsprozenach Angioplastie der Migration und Proliferation von glatten Muskezellen (SMC) aus der Media in den subendothelialen Raum eine besondere Bedeutung zuzukommen [3, 4, 5, 8]. SMC, die aus restenosierendem Plaquematerial des Menschen isoliert wurden, zeigten extrem gesteigerte Wachstumsraten im Vergleich mit SMC aus primarstenosierendem Plaquematerial [3, 4].

Fruhe Stadien der Atherosklerose und die Entwicklung von Restenosen nach Angioplastie sind durch eine Migration und Proliferation von glatten Muskelzellen (Abb. 1a) aus der Media in den subendothelialen Raum gekennzeichnet [1, 6]. Die Verletzung der Endothelzellschicht scheint hierbei eine wichtige Rolle zu spielen [7, 9]. Bei der Angioplastie werden durch die hohen angewendeten Dilatationsdrucke die Endothelzellen einer hohen Belastung ausgesetzt. In der vorliegenden Untersuchung wurde gepruft, wie kultivierte Endothelzellen des Menschen in vitro auf eine Druckbelastung mit 3 bar reagieren.

Ziel der vorliegenden Studie war es, die intimalen Makrophagen im zeitlichen Verlauf nach experimenteller Ballonangioplastie quantitativ zu erfassen. Nach Erzeugung einer Plaque in der Arteria carotis durch Elektrostimulation wurde bei 32 Kaninchen eine Ballonangioplastie durchgefuhrt. Die Gefase wurden 3, 7, 14, 21, 28 bzw. 42 Tage nach Intervention histologisch aufgearbeitet. Unter Verwendung eines monoklonalen Antikorpers (RAM 11) erfolgte die prozentuale Bestimmung der Makrophagen in der Neointima. Ausgehend von 2,4± 2,6 % in der Kontrollgruppe fand sich ein signifikanter Anstieg der Makrophagen vom 7. (7,9± 2,1 %) bis zum 21. (6,9± 3,1 %) Tag nach Intervention. Am 28. und 42. Tag nach Dilatation war die Anzahl der intimalen Makrophagen wieder mit der Kontrollgruppe vergleichbar.

Interventionelle Techniken werden in immer groserem Umfang zur symptomatischen Behandlung von Folgeerscheinungen der Atherosklerose eingesetzt. Auf zellularer Ebene scheint beim Restenosierungsprozes nach Angioplastie der Migration und Proliferation von glatten Muskelzellen (SMC) aus der Media in den subendothelialen Raum eine besondere Bedeutung zuzukommen [7]. In der folgenden Untersuchung wurden Zellen aus atherosklerotischem Plaquematerial isoliert und ihre migratorische und proliferative Aktivitat in vitro analysiert. Da Dipyridamol (DPD) in verschiedenen Zentren zur Vor- und Nachbehandlung bei Angioplastien und Bypass-Operationen eingesetzt wird [1, 9], wurde in vitro der Einflus dieser Substanz auf das Migrations- und Proliferationsverhalten von SMC aus atherosklerotischem Plaquematerial gepruft.

Fruhere in-vitro-Untersuchungen haben gezeigt, das Photofrin II (Dihamatoporphyrinester und -ether) an Kulturen glatter Muskelzellen aus atherosklerotischen Plaques des Menschen eine verminderte Proliferationsaktivitat und Zellvitalitat mit und ohne Photoaktivierung bewirkt. Um die Wirkung von Photofrin II auf Endothelzellen des Menschen zu bestimmen, wurden subkultivierte Endothelzellen aus der Vena saphena magna in Proliferations- und Vitalitatstests untersucht sowie die Zellmorphologie nach Photofrin II-Einwirkung begutachtet. Eine Inkubation mit Photofrin II ohne Photoaktivierung uber drei, sechs und neun Tage bewirkte erst ab einer Konzentration von 5 μg/ml eine eindeutige Proliferationshemmung. Bei dieser Konzentration von 5 μg/ml fuhrte die photodynamische Reaktion zu lichtdosisabhangigen morphologischen Veranderungen und zum Absterben der Zellen; bei 1 μg/ml nahm die Zahl der vitalen Zellen innerhalb von 24 Stunden nicht wesentlich ab. Im Vergleich hierzu reagieren glatte Muskelzellen aus atherosklerotischen Plaques empfindlicher auf eine photodynamische Behandlung. Nach diesen in-vitro-Ergebnissen erscheint ein photodynamisches Therapiekonzept der Atherosklerose aussichtsreich.

Die Reaktion von Zellen oder biologischen Geweben auf lokal applizierte elektrische Felder ist Gegenstand zahlreicher aktueller Untersuchungen. Je nach Wahl der Elektroden, der Feld- und der Stromstarke sowie zeitlicher Parameter kann zum Beispiel das Zusammenwachsen von Knochenteilen gefordert, die Ausrichtung des Nervenwachstums erzwungen oder aber eine Wundheilung beschleunigt werden.

Mittels indirekter Immunfluoreszenzmikroskopie und zweidimensionaler Gelelektrophorese wurden die Zytoskelettproteine humaner und boviner Linsenepithelzellen in situ sowie in vitro untersucht. Es zeigte sich dabei, das diese Zellen ektodermalen Ursprungs glattmuskulares α-Aktin, den typischen Marker fur ausdifferenzierte glatte Muskelzellen, unter Kulturbedingungen exprimieren (Explantate, kultivierte Einzelzellen). Daraus kann geschlossen werden, das unterschiedliche Zelttypen, unabhangig von ihrer embryonalen Herkunft, fahig sind, das Gen zur Expression dieses Proteins zu reaktivieren.

Die Entwicklung von Restenosen nach primar erfolgreicher perkutaner transluminaler Koronarangioplastie (PICA) stellt auch weiterhin das ungeloste Problem dieser invasiven kardiologischen Therapie dar [7].

Im Elektrostimulationsmodell nach BETZ und SCHLOTE kann mittels transmural applizierter Reizstrome in der Arteria carotis des Kaninchens die Bildung von fibromuskularen Proliferaten induziert werden [1]. Zur weiteren Aufklarung der dabei beteiligten zellularen Prozesse wurde aufbauend auf das TransfilterKulturmodell nach FALLIER-BECKER et al. ein in-vitro-Elektrostimulationsmodell entwickelt. Dieses Modell und erste Ergebnisse aus Versuchen werden vorgestellt.

Atherogene Stimuli bewirken im Kaninchenexperiment an Arterienwandabschnitten, die zur Arterioskleroseentwicklung disponiert sind, eine lokale Migration und Proliferation glatter Muskelzellen (SMC) aus der Media in den subendothelialen Raum mit anschliesender Stenosierung der betroffenen arteriellen Gefase durch ein fibromuskulares plaqueformiges Proliferat. Unklar ist, weshalb abluminale glatte Muskelzellen der gleichen Gefasabschnitte nicht in dieser Weise stimuliert werden. Hat die Adventitia eine inhibitorische Wirkung auf die Mediamyozyten, oder gibt es unterschiedliche Populationen von glatten Muskelzellen in die Media? Ausgehend vom Transfilter-Kultursystem [2–5] haben wir eine Sandwich-Filterkultur entwickelt, die es uns ermoglicht, den Einflus von Endothel und Adventitia auf das Wachstum glatter Muskelzellen der Media getrennt zu untersuchen [1].

Die perkutane transluminale koronare Angioplastie (PTCA) hat sich, seit ihrer Einfuhrung durch A. GruntziG [10] im Jahre 1977, in der Klinik als eine Routinemasnahme bei der Behandlung der koronaren Herzkrankheit etabliert.

Kommt es im Verlauf eines atherosklerotischen Prozesses in einem Blutgefas zu einer Neointimabildung, so sind daran im fruhen Stadium glatte Muskelzellen beteiligt, die aus der Media stammen und so aktiviert sind, das sie zu Migration und Proliferation befahigt sind. Im Tiermodell kann die Neointimabildung durch die Ballonkatheterdenudation nach Baumgartner [1] bzw. Clowes et al. [4] induziert werden. Bezuglich des Stoffwechsels ist zum Beispiel bekannt, das im Verlauf der Neointimabildung einzelne Proteine (wie etwa Alpha-Aktin und SM-Myosin) in ihrer Expression stark beeinflus werden. Mit dieser Arbeit soll versucht werden, Veranderungen im Proteinstoffwechsel glatter Muskelzellen bei der Neointimabildung aufzuzeigen.

Die Migration und Proliferation von glatten Gefasmuskelzellen (SMC) aus der Media in den subendothelialen Raum ist eines der Schlusselereignisse in der Fruhphase der Atherogenese [3, 6, 15, 16, 17]. Mit histologischen und immunhistochemischen Methoden konnte nachgewiesen werden, das der zellulare Anteil einer solchen Plaque uberwiegend aus SMC und Makrophagen besteht [1, 8, 9, 10, 12]. Die Zeltkulturtechnik macht es moglich, das Wachstumsverhalten von isolierten Plaque-SMC in vitro zu untersuchen [2, 4, 5, 7, 13]. DARTSCH et al. berichteten [7], das SMC, die aus Plaquematerial der Arteria femoralis isoliert wurden, unterschiedliche Wachstumseigenschaften aufwiesen, je nachdem ob sie aus primaroder restenosierendem Plaquematerial isoliert wurden. Da das von DARTSCH et al. untersuchte Plaquematerial mit einem Simpson-Atherektomie-Katheter (p—SAC) aus derArteriafemoralis extrahiert worden war [11], ist die Fragestellung dervorliegenden Arbeit, ob sich bei SMC aus intraoperativ entnommenem Plaquematerial (OP) von verschiedenen Gefasarealen die gleichen Wachstumscharakteristika beobachten lassen. Neben diesen Befunden wird der Einflus von Azetylsalizylsaure (ASS) in verschiedenen Konzentrationen auf die Proliferation der SMC dargestellt.

Die extrazellulare Matrix (ECM) spielt eine wichtige Rolle in vielen physiologischen und pathologischen Prozessen und stellt in einem Gewebe das Bindeglied zwischen den Zellen dar. Die extrazellulare Matrix wird durch Synthese verschiedener Matrixbestandteile — wie z. B. Fibronektin, Kollagen und Elastin — aufgebaut. Daruber hinaus kann ihr Aufbau durch verschiedene Enzymsysteme modifiziert werden [2, 3, 6].