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dc.contributor.advisorEschenhagen, Thomas (Prof. Dr.)
dc.contributor.authorWerner, Tessa
dc.date.accessioned2020-10-19T13:20:13Z-
dc.date.available2020-10-19T13:20:13Z-
dc.date.issued2018
dc.identifier.urihttps://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/7633-
dc.description.abstractDer Ausgangspunkt dieser Arbeit war das auf Ratten-EHTs (von engl. Engineered Heart Tissue) beruhende in vitro-Modell der pathologischen kardialen Hypertrophie von Hirt et al. (2012). Dabei werden hohle Silikonhalterungen, an denen die EHTs befestigt sind, mit Metallklammern mechanisch versteift und so die Nachlast der EHTs erhöht. Dieses Modell sollte auf humane EHTs aus hiPSC-abgeleiteten Kardiomyozyten übertragen werden, um die Untersuchung zellulärer und molekularer Vorgänge unter pathophysiologischen Bedingungen an künstlichem menschlichem Gewebe zu ermöglichen. Durch einwöchige Nachlasterhöhung oder durch Behandlung mit Endothelin-1 wurden jedoch nur teilweise eine kontraktile Dysfunktion und keine Kardiomyozytenhypertrophie oder veränderte Genexpression hervorgerufen. Die diskrepanten Ergebnisse beider Modelle könnten darauf beruhen, dass Ratten-EHTs aus einer physiologischen Mischung von Herzzellen, humane EHTs dagegen fast ausschließlich aus hiPSC-abgeleiteten Kardiomyozyten bestehen. Daher sollte als zweite Aufgabenstellung dieser Arbeit der Einfluss weiterer kardialer Zelltypen wie Fibroblasten, Endothelzellen und glatter Muskelzellen im humanen EHT-Modell untersucht werden. Zunächst wurden den humanen EHTs Fibroblasten verschiedenen Ursprungs beigemischt. Da nur kardiale Fibroblasten dabei die Kontraktilität der EHTs verbesserten, wurde ein Differenzierungsprotokoll für epikardiale Zellen aus hiPS-Zellen etabliert. Allerdings konnte auch an den aus Kardiomyozyten und Fibroblasten hergestellten, bizellulären humanen EHTs keine Hypertrophie hervorgerufen werden. Im letzten Teil wurden dann multizelluläre EHTs aus 70% Kardiomyozyten, 20% Endothelzellen, 5% glatten Muskelzellen und 5% Fibroblasten hergestellt, die prinzipiell aber in jedem beliebigen Verhältnis im EHT kombiniert werden können. Diese Zelltypen wurden aus verschiedenfarbig Fluoreszenz-markierten hiPS-Zellen differenziert und funktionell charakterisiert. Im multizellulären EHT-Modell zeigte sich anhand von fluoreszenzmikroskopischen, durchflusszytometrischen und histologischen Analysen, dass hiPSC-abgeleitete Endothelzellen nur bei Supplementierung des Mediums mit Wachstumsfaktoren in diesem Format kultiviert werden können. Epikardiale glatte Muskelzellen und Fibroblasten beschleunigten den Abbau der extrazellulären Matrix und veränderten deren Zusammensetzung durch die Sekretion von Kollagenen. Zukünftige Experimente sollen zeigen, ob ein humanes in vitro-Modell für pathologische kardiale Hypertrophie, basierend auf multizellulären EHTs etabliert werden kann.de
dc.description.abstractThe initial idea of this project is based on the in vitro model of cardiac pathological hypertrophy published by Hirt et al. (2012). Here, hollow silicone posts to which engineered heart tissue (EHT) are attached were mechanically stiffened by insertion of metal braces, which led to an increase of afterload for the EHTs. The goal was to transfer this experimental setup from rat EHTs to human EHTs consisting of iPS-derived cardiomyocytes to study cellular and molecular processes under pathophysiological conditions in engineered human tissue. One week of afterload enhancement or treatment with endothelin-1 did partly lead to contractile dysfunction, but no cardiac hypertrophy or changes in gene expression could be observed. These discrepant results between rat and human EHTs may be explained by a different cellular composition, as rat EHTs are made from a native mixture of heart cells, whilst human EHTs mainly consist of iPSC-derived cardiomyocytes. Hence the next task of this project was to investigate the influence of other cardiac cell types, like fibroblasts, endothelial cells and smooth muscle cells on the human EHT model. For this part, we added different types of fibroblasts to human EHTs, and as only cardiac fibroblasts improved contractility, a differentiation protocol for epicardial cells from iPSCs was established. However, the presence of fibroblasts in bicellular human EHTs did not facilitate the development of pathological hypertrophy. For the last section, multicellular EHTs were generated from 70% cardiomyocytes, 20% endothelial cell, 5% smooth muscle cells und 5% fibroblasts, although the cells can basically be combined in any defined ratio into human EHTs. These cell types have all been differentiated from different fluorescently labelled iPS cells and were functionally characterized. Analyses of multicellular EHTs based on fluorescence microscopy, flow cytometry and histological analysis showed that endothelial cells could only be cultured in EHT-format when medium was supplemented with growth factors. Despite that, epicardial cells accelerated matrix remodelling and influenced matrix composition by secreting collagens. Future experiments are necessary to fully establish a human in vitro model of pathological cardiac hypertrophy based on multicellular hiPSC-derived EHTs.en
dc.language.isodede
dc.publisherStaats- und Universitätsbibliothek Hamburg Carl von Ossietzky
dc.rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.subjectiPS-Zellende
dc.subjectCardiac hypertrophyen
dc.subjecttissue engineeringen
dc.subjectiPS cellsen
dc.subject.ddc570 Biowissenschaften, Biologie
dc.titleHumanes künstliches Herzgewebe aus mehreren Zelltypen zur Untersuchung kardialer Hypertrophiede
dc.title.alternativeHuman engineered heart tissue consisting of multiple cell types as a research tool for cardiac hypertrophyen
dc.typedoctoralThesis
dcterms.dateAccepted2018-03-19
dc.rights.ccNo license
dc.rights.rshttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subject.bcl42.13 Molekularbiologie
dc.subject.bcl42.15 Zellbiologie
dc.subject.bcl44.38 Pharmakologie
dc.subject.bcl44.85 Kardiologie, Angiologie
dc.subject.gndHerzhypertrophie
dc.subject.gndTissue Engineering
dc.type.casraiDissertation-
dc.type.dinidoctoralThesis-
dc.type.driverdoctoralThesis-
dc.type.statusinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.thesisdoctoralThesis
tuhh.opus.id9072
tuhh.opus.datecreation2018-04-03
tuhh.type.opusDissertation-
thesis.grantor.departmentChemie
thesis.grantor.placeHamburg
thesis.grantor.universityOrInstitutionUniversität Hamburg
dcterms.DCMITypeText-
tuhh.gvk.ppn1027763359
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:18-90728
item.advisorGNDEschenhagen, Thomas (Prof. Dr.)-
item.grantfulltextopen-
item.languageiso639-1other-
item.fulltextWith Fulltext-
item.creatorOrcidWerner, Tessa-
item.creatorGNDWerner, Tessa-
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen
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