Bildgebende Verfahren zum In-vivo-Nachweis der Integration transplantierter Zellen im Myokard

Zusammenfassung

Ziel dieser Studie war die Entwicklung einer Methode, welche den Nachweis transplantierter Zellen im Myokard bezüglich Überleben und Verteilung ohne die Notwendigkeit der Anfertigung histologischer Präparate ermöglicht. Hierzu wurden in einem Hundemodell fetale Kardiomyozyten isoliert und mit einem nicht toxischen, fluoreszierenden Membranfarbstoff Vybrant^® CM DiI markiert. Anschließend erfolgte über eine anterolaterale Thorakotomie die Injektion der genannten Zellen in die Lateralwand des linken Ventrikels erwachsener Hunde. Zur Dokumentation der Integration und des Überlebens der Zellen erfolgte nach zwei Monaten eine erneute Thorakotomie, wobei ein Intravital-Mikroskop über dem Situs des freigelegten Herzens angebracht wurde. Die durch die rhythmische Kontraktion des Herzens aufgetretenen Artefakte der Bildgebung konnten mit Hilfe einer speziellen Computer-Software eliminiert werden. Zwei Monate nach Transplantation waren die fluoreszierenden Transplantate mit Hilfe der Intra-Vital-Mikroskopie bei einer 10x Vergrößerung visuell nachweisbar. Histologische Schnittuntersuchungen dienten als Kontrollmethode und bestätigten die Existenz DiI-markierter Zellen entlang des Injektionskanals im Myokard. Zusätzlich konnte Connexin-43 als Marker für morphologische und funktionelle Integration zwischen Spender- und Empfängerzellen nachgewiesen werden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass ein In-vivo-Nachweis transplantierter Zellen im Myokard möglich ist. Durch geringfügige technische Ergänzungen dürfte diese Methode thorakoskopisch/endoskopisch und somit auch und in anderen Organsystemen klinisch einsetzbar sein.

Abstract

Myocardial transplantation of myocytes and bone marrow derived cells is currently under clinical evaluation as an alternative therapy of heart failure. One of the main problems of all clinical studies performed so far is the inability to track the fate of the transplanted cells. The aim of our study was the development of a potentially clinically applicable approach, which allows for detection of the transplanted cells without need for collection of tissue samples. Fetal canine cardiomyocytes were labelled with the non-toxic fluorescent membrane dye Vybrant^® CM-DiI and delivered into the free wall of the left ventricle of adult mongrel dogs. For subsequent tracking of the cellular graft, the dogs underwent a second operation in which an intra-vital microscope was mounted above the exposed heart within the thorax. A special computer software eliminated artefacts caused by myocardial contraction. Two months after transplantation, the fluorescent graft was macroscopically visible by intra-vital microscopy using a 10x magnification. Histological studies served as microscopic control and confirmed the existence of DiI-labelled cells at the site of injection. Connexin 43 immunoreactivity was visible at junctional complexes between donor and recipient cells, suggesting morphologic and functional coupling as a result of gap junction formation. Our results demonstrate that in vivo detection of transplanted cells in the heart is feasible. Further technical adjustments should allow for thoracoscopic/endoscopic application of this method, making it appropriate for use in other organs and in clinical studies.

Schlüsselwörter

Zelltransplantation - Bildgebende Verfahren - Intra-Vital-Mikroskopie

Key words

Cell transplantation - imaging - intra-vital microscopy

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