Zusammenfassung:
Die Aortenklappenstenose (aortic valve stenosis; AVS) stellt die dritthäufigste kardiovaskuläre Erkrankung und die häufigste behandlungsbedürftige Herzklappenerkrankung. Die zugrundeliegende Pathophysiologie ist unvollständig geklärt. Es gibt nur wenige Tiermodelle, in denen wesentliche Krankheitsmerkmale der AVS sinnvoll untersucht werden können. Ein neues und vielversprechendes Mausmodell basiert auf einer mechanischen Schädigung der Aortenklappe durch eine ultraschallkontrollierte Drahtverletzung der Klappe. In der vorliegenden Arbeit wurde dieses Mausmodell kritisch reproduziert und überprüft. Hierbei wurden in zwei Versuchsaufbauten die akuten Veränderungen innerhalb der ersten Woche und die chronischen Veränderungen nach 4 Monaten erforscht. Hierbei wurden unbehandelte Kontrolltiere, Sham-operierte Tiere und Tiere mit Aortenklappenschädigung untersucht.
An den Tagen 1 und 3 nach der Schädigung zeigten sich keine signifikanten, sondern allenfalls angedeutete Erhöhungen von B-, CD (cluster of differentiation) 4+ T-Zellen, CD8+ T-Zellen und Monozyten im Blut. Allerdings waren die Plasmaspiegel von VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-1; Gefäßzelladhäsionsmolekül-1) und weiteren proinflammatorischen Zytokinen wie Interleukin-1β deutlich gesteigert. Nach 4 Monaten fanden sich eine deutliche zelluläre Hyperplasie und fibrotischer Umbau mit resultierender Verdickung in histologischer Analyse und hochauflösender Lichtblattmikroskopie, die interessanterweise auch in Sham-operierten Tieren ohne echokardiografische Hinweise auf eine AVS nachweisbar war. Wir verzeichneten zudem in der Spätphase einen signifikanten Anstieg der CD4+ und CD8+ T-Zellen bei allen operierten Mäusen unabhängig von der Entwicklung einer AVS. Außerdem stellten wir einen anhaltend erhöhten Plasmaspiegel von VCAM-1 fest. Wir fanden insgesamt aber bis auf eine veränderte echokardiografische Funktionalität der Aortenklappe keine klaren Unterscheidungsmerkmale zwischen operierten Tieren mit und ohne AVS, sondern nur in Abgrenzung zu unbehandelten Kontrolltieren.
Das Mausmodell mit draht-induzierter AVS ist wie vorbeschrieben reproduzierbar und zeigt Ähnlichkeiten zur menschlichen AVS, birgt aber auch deutliche Limitationen. Am wichtigsten scheint hier zu sein, dass neben den echokardiografischen Flussbestimmungen über der Aortenklappe weder histologisch noch immunologisch eine Abgrenzung zu Sham-operierten Tieren ohne Hinweise auf eine AVS gelingt. Somit sind weitere Untersuchungen und Verbesserungen des Modells zwingend notwendig.

Summary:
Aortic valve stenosis (AVS) is the third most common cardiovascular disease and the most common valvular heart disease requiring treatment. The underlying pathophysiology is incompletely understood. There are only a few animal models in which essential disease characteristics of AVS can be meaningfully investigated. A new and promising mouse model is based on mechanical damage of the aortic valve by ultrasound-induced wire injury of the valve. In the present study, this mouse model was critically reproduced and examined. The acute changes within the first week and the chronic changes after 4 months were investigated in two experimental setups. Untreated control animals, Sham-operated animals and animals with aortic valve damage were examined.
On days 1 and 3 after the damage, there were no significant, but at best only indicated increases in B-, CD (cluster of differentiation) 4+ T-cells, CD8+ T-cells and monocytes in the blood. However, the plasma levels of VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-1) and other proinflammatory cytokines such as interleukin-1β were significantly increased. After 4 months, there were marked cellular hyperplasia and fibrotic remodeling with resultant thickening in histological analysis and high-resolution light sheet microscopy, which interestingly was also detectable in Sham-operated animals without echocardiographic evidence of AVS. We also recorded a significant increase in CD4+ and CD8+ T cells in the late phase in all operated mice regardless of the development of AVS. We also found a persistently elevated plasma level of VCAM-1. However, apart from an altered echocardiographic functionality of the aortic valve, we found no clear distinguishing features between operated animals with and without AVS, but only in contrast to untreated control animals.
The mouse model with wire-induced AVS is reproducible as described above and shows similarities to human AVS, but also has clear limitations. Most importantly, in addition to the echocardiographic flow determinations over the aortic valve, neither histological nor immunological differentiation from Sham-operated animals without evidence of AVS appears to be possible. Further investigations and improvements of the model are therefore absolutely necessary.