Myokardial Remodelling in c-kit defizienten Mäusen - quantitative Untersuchung mittels Magnetresonanztomographie und bildgebener Massenspektrometrie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Regenerationsfähigkeit des Herzgewebes nach einem Myokardinfarkt ist eingeschränkt. Die Verwendung pluripotenter Stammzellen stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Unterstützung des Heilungsprozesses dar. Aus dem Knochenmark stammende Zellen, welche die Rezeptor-Tyrosinkinase c-kit, auch als Stammzellen-Wachstumsfaktor-Rezeptor SCFR bezeichnet, exprimieren, fördern nachweislich die Myokardregeneration. Dies erfolgt bei Mäusen durch verstärkte Neoangiogenese, Modulation der Entzündungsreaktion sowie verbesserte Myofibroblasten-vermittelte Reparatur der Infarktnarbe. Allerdings konnten in klinischen Studien, in denen c-kit+-Knochenmarkzellen therapeutisch zum Einsatz kamen, diese präklinischen Ergebnisse nicht reproduziert werden. Daher sind dedizierte bildgebende Verfahren, welche spezifische biologische Mechanismen der Herzregeneration nicht-invasiv, in vivo und über einen längeren Zeitraum verfolgen, von entscheidender Bedeutung, um die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien zur Verbesserung der Heilung von Herzinfarkten zu ermöglichen. Im Rahmen dieses Projekts wurde eine Reihe von nicht-invasiven Bildgebungsmethoden implementiert, welche die fluoreszenzvermittelte Tomographie, die multispektrale optoakustische Tomographie oder die MRT zum Monitoring der c-kit-vermittelten Effekte der Infarktheilung nutzen. Der Nachweis einer gestörten Gewebeheilung in c-kit-defizienten Mäusen, welche auf Veränderungen der extrazellulären Matrix oder des Gehalts an elastischen Fasern zurückzuführen ist, konnte mit jeder der eingesetzten Methoden erbracht werden. Des Weiteren wurde ein innovativer metabolischer MRT-Ansatz implementiert, welcher auf der Detektion von Glukose basiert und zur Charakterisierung des Myokardinfarkts zum Einsatz kam. Die Kombination der In-vivo-MRT mit der molekularen und elementaren Ex-vivo-Massenspektrometrie ermöglichte die Erfassung von c-kit-abhängigen Gewebeveränderungen in quantitativer Weise. Die Analyse des Herzmuskelgewebes durch Next Generation Sequencing zeigte eine veränderte Expression von Genen, die mit der extrazellulären Matrix und den elastischen Fasern assoziiert sind. Dies bestätigt das Vorliegen einer c-kit-abhängigen Heilungsstörung. Im Rahmen dieser Studie konnten außerdem eine Reihe von immunzellbezogenen Genmodulationen identifiziert werden, von denen einige potenzielle Angriffspunkte für Ansätze zur Therapie nach einem Infarkt darstellen könnten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Spatially Resolved Quantification of Gadolinium(III)‐Based Magnetic Resonance Agents in Tissue by MALDI Imaging Mass Spectrometry after In Vivo MRI. Angewandte Chemie International Edition, 54(14), 4279-4283.
Aichler, Michaela; Huber, Katharina; Schilling, Franz; Lohöfer, Fabian; Kosanke, Katja; Meier, Reinhard; Rummeny, Ernst J.; Walch, Axel & Wildgruber, Moritz
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Characterization of Cardiac Dynamics in an Acute Myocardial Infarction Model by Four-Dimensional Optoacoustic and Magnetic Resonance Imaging. Theranostics, 7(18), 4470-4479.
Lin, Hsiao-Chun Amy; Déan-Ben, Xosé Luís; Ivankovic, Ivana; Kimm, Melanie A.; Kosanke, Katja; Haas, Helena; Meier, Reinhard; Lohöfer, Fabian; Wildgruber, Moritz & Razansky, Daniel
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Molecular imaging of myocardial infarction with Gadofluorine P – A combined magnetic resonance and mass spectrometry imaging approach. Heliyon, 4(4), e00606.
Lohöfer, Fabian; Hoffmann, Laura; Buchholz, Rebecca; Huber, Katharina; Glinzer, Almut; Kosanke, Katja; Feuchtinger, Annette; Aichler, Michaela; Feuerecker, Benedikt; Kaissis, Georgios; Rummeny, Ernst J.; Höltke, Carsten; Faber, Cornelius; Schilling, Franz; Botnar, René M.; Walch, Axel K.; Karst, Uwe & Wildgruber, Moritz
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Volumetric Optoacoustic Tomography Differentiates Myocardial Remodelling. Molecular Imaging and Biology, 22(5), 1235-1243.
Ivankovic, Ivana; Déan-Ben, Xosé Luís; Haas, Helena; Kimm, Melanie A.; Wildgruber, Moritz & Razansky, Daniel
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Corrections for Rabi oscillations in cardiac chemical exchange saturation transfer MRI under the influence of very short preparation pulses. NMR in Biomedicine, 37(4).
Schache, Daniel; Peddi, Ajay; Nahardani, Ali; Faber, Cornelius & Hoerr, Verena
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In-Vivo CEST MRI to assess and identify myocardial infarction by using natural D- glucose as a contrast agent. 2023 ISMRM & ISMRT Annual Meeting.
Peddi, Ajay; Schache, Daniel; Nahardani, Ali; Kuhlmann, Michael; Wildgruber, Moritz; Faber, Cornelius & Hoerr, Verena
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In-vivo CEST MRI with natural D-glucose as a contrast agent to evaluate and detect myocardial infarction in comparison to LGE. Proc. ESMRMB 2023
Ajay Peddi; Daniel Schache; Ali Nahardani; Michael Kuhlmann; Moritz Wildgruber; Cornelius Faber & Verena Hoerr
