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Zerebrale Arteriogenese – Review und Update

Cerebral arteriogenesis – rewiew and update

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Gefässchirurgie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Die Schubspannung ist die treibende Kraft der peripheren Arteriogenese. Im Folgenden wird der Einfluss der Schubspannung auf die zerebrale Arteriogenese untersucht sowie das genetische Expressionsprofil und die Möglichkeiten der pharmakologischen Beeinflussung mit den bisherigen Erkenntnissen aus der Peripherie verglichen.

Es wurden drei neue Modelle zur Erhöhung der Schubspannung in der Zerebralzirkulation etabliert. Die Blutflussänderungen wurden mittels quantitativer MR-Analyse verfolgt und die zerebrale Arteriogenese mittels MRT und Kontrastmittelangiographie analysiert. Die mRNA-Expression wurde mittels qRT-PCR und die Proteinexpression mittels Immunhistochemie bestimmt. Die Applikation pharmakologischer Substanzen erfolgte mittels osmotischer Minipumpen.

Während des 14-tägigen Beobachtungszeitraums konnte eine Korrelation zwischen dem Wachstum der zerebralen Kollateralgefäße und dem Anstieg der intravasalen Flussrate nachgewiesen werden. Das genetische Expressionsprofil erbrachte Gemeinsamkeiten bei den endothelial exprimierten Genen, aber Unterschiede bei der Genexpression in glatten Muskelzellen. Die höchste Expression zeigte der schubspannungssensitive, endothelial exprimierte Kanal „Trpv4“. Die Applikation eines Trpv4-Aktivators führte zur signifikanten Steigerung der zerebralen Arteriogenese.

Die Schubspannung ist auch die treibende Kraft der zerebralen Arteriogenese. Die Signaltransduktion von zerebraler und peripherer Arteriogenese ist nicht identisch. Trpv4 scheint ein interessanter Kandidat für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien zu sein.

Abstract

Fluid shear stress (FSS) is the pivotal trigger of peripheral arteriogenesis. The aim of this study was to investigate the impact of fluid shear stress on cerebral arteriogenesis as well as to compare expression profiles and feasibilities of drug modulation to peripheral arteriogenesis.

In this study three new models to increase FSS in cerebral collaterals were established. Blood flow changes were monitored by quantitative magnetic resonance imaging (MRI) analysis and cerebral arteriogenesis was analyzed by MRI and contrast agent angiography. The expression of messenger RNA (mRNA) was determined by quantitative real-time PCR (qRT-PCR) and of protein expression by immunohistochemistry. Drugs were applied via osmotic minipumps.

During the 14-day observation period, comparative analysis indicated a correlation between the growth of cerebral collaterals and increasing intravascular flow rates. Expression profiling showed similarities concerning endothelial cell-expressed genes but differences concerning genes expressed in smooth muscle cells. Highest expression was found for the FSS-sensitive, endothelial cell-expressed transient receptor potential cation channel subfamily V member 4 (Trpv4). Application of a Trpv4 activator significantly enhanced cerebral arteriogenesis.

Fluid shear stress is also the pivotal trigger of cerebral arteriogenesis. Signal transduction of cerebral arteriogenesis differs from peripheral arteriogenesis. Trpv4 seems to be an interesting candidate for the development of new therapeutic concepts.

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Danksagung

Gefördert durch die Kühl-Stiftung, Kerckhoff-Stiftung und Messer-Stiftung. (Supported by the Kuehl-Foundation, the Kerckhoff-Foundation, and the Messer-Foundation).

Interessenkonflikt

Die korrespondierende Autorin gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Abteilung Arteriogeneseforschung, Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim, Deutschland

    W. Schierling, K. Troidl & W. Schaper

  2. Klinik für diagnostische Radiologie, Kerckhoff-Klinik, Bad Nauheim, Deutschland

    C. Mueller

  3. Abteilung für vaskuläre und endovaskuläre Chirurgie, Universität Regensburg, Regensburg, Deutschland

    P.M. Kasprzak

  4. Klinik für Gefäß- und Endovascularchirurgie, Goethe-Universität, Frankfurt/Main, Deutschland

    K. Troidl &  T. Schmitz-Rixen

Authors
  1. W. Schierling
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  2. K. Troidl
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  3. C. Mueller
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  4. P.M. Kasprzak
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  5. W. Schaper
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  6. T. Schmitz-Rixen
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Corresponding author

Correspondence to W. Schierling.

Additional information

Die vorliegende Arbeit ist eine Zusammenfassung und Aktualisierung unserer bisherigen Ergebnisse zur zerebralen Arteriogenese. (Originaldaten publiziert in Eur J Vasc Endovasc Surg 41:589-596, 2011 und J Cereb Blood Flow Metab 29:726-737, 2009. Sinngemäße Übersetzung und Zusammenfassung wesentlicher Ergebnisse mit freundlicher Genehmigung von Elsevier und Nature.)

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Schierling, W., Troidl, K., Mueller, C. et al. Zerebrale Arteriogenese – Review und Update. Gefässchirurgie 17, 713–720 (2012). https://doi.org/10.1007/s00772-012-1087-3

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