Engineered Heart Tissue als transmuraler Herzwandersatz im heterotopen Transplationsmodell der Ratte

Abstract

Kardiovaskuläre Erkrankungen zählen weltweit zu den häufigsten Todesursachen1. In Deutschland wird die Mehrzahl von Todesfällen durch eine Erkrankung des Herz- Kreislaufsystems verursacht. Die Mortalität nach Herzinfarkt konnte in den letzten Jahren zwar deutlich gesenkt werden, infolge der besseren Überlebensrate stieg jedoch auch die Inzidenz und Prävalenz der chronischen Herzinsuffizienz. Diese erhebliche Krankheitsfolge generiert immense Kosten und ist ein gravierender sozioökonomischer Faktor.

Die Anwendung von im Labor gezüchtetem Herzgewebe nach Herstellung durch das sogenannte tissue engineering könnte eine alternative Behandlungsoption darstellen. Im Wesentlichen lassen sich drei Strategien des myokardialen tissue engineering voneinander unterscheiden: (1) Das Einbringen von Kardiomyozyten in vorgeformte biologische oder synthetische Matrices. (2) Kultivierung gefolgt von Stapelung von Kardiomyozyten-Zellschichten. (3) Unterstützung der Neigung von Kardiomyozyten zur Bildung dreidimensionaler, kontraktiler Aggregate durch Einschluss in Hydrogelen. Unserer Arbeitsgruppe ist es gelungen, Herzgewebe (Engineered Heart Tissue, EHT) aus neonatalen Herzzellen und Kollagen Typ I mit strukturellen und funktionellen Eigenschaften von nativem Myokard herzustellen. Wir konnten zeigen, dass EHTs nach Implantation auf gesundes Myokard überleben und vaskularisiert werden. Weiterhin konnte eine Funktionsverbesserung von infarziertem Myokard durch EHT-Implantation auf die Infarktnarbe nachgewiesen werden. Das Ziel dieser Arbeit war es, unter Ausnutzung eines geeigneten heterotopen Herztransplanationsmodells die Anwendung von EHT als Herzwandersatz im allogenen Rattenmodell zu testen. Um die Rolle nicht-kontraktiler Effekte (z.B. durch parakrine Wirkung oder passiv mechanische Stabilisierung) ebenfalls zu bewerten, wurden nicht-kontraktile Gewebe aus kardialen Fibroblasten (sogenannte Engineered Connective Tissues, ECTs) und mesenchymalen Stammzellen (sogenannte Engineered Mesenchymal Tissues, EMTs) entwickelt.