Das Ziel dieser Arbeit war die Etablierung eines Kultivierungskonzepts zur Endothelialisierung
einer bioartifiziellen Gefäßprothese. Dazu wurde zunächst eine passende patienteneigene
(autologe) Endothelzellquelle gesucht, die den klinischen Anforderungen einer
endothelialisierten Gefäßprothese entsprachen. Dazu zählt, dass die verwendeten
Endothelzellen einer leicht zugänglichen Quelle entstammen und immunologisch neutral
eingesetzt werden können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass endotheliale
koloniebildende Zellen (ECFCs) aus dem peripheren Blut in hoher Anzahl in unbeschichteten
Zellkulturgefäßen ohne den Zusatz von artifiziellen Matrixproteinen isoliert und vermehrt
werden konnten. Durch die Vermeidung fremdartiger (allogener) Oberflächenbeschichtungen
wurden Richtlinien für Arzneimittel neuartiger Therapien (ATMP) berücksichtigt, die für die
zukünftige medizinische Zulassung der bioartifiziellen Gefäßprothese relevant sind. Neben der
immunologischen Neutralität der Zellen sollten die angesiedelten Endothelzellen auch ihre
funktionellen und adhäsiven Eigenschaften unter in vivo Strömungsbedingungen beibehalten.
Daher wurde die Auswirkung verschiedener Scherstressprofile sowie der Einfluss eines
physiologischen Pulses auf die Funktion sowie Mechanosensitivität der isolierten ECFCs im
Vergleich zu klassischen endothelialen Modellzellen aus der Literatur, den humanen
Nabelschnurvenenendothelzellen (HUVECs), untersucht. Ein pulsatiler arterieller Scherstress
erwies sich dabei als erforderlich, um in ECFCs eine signifikante Veränderung der
Zellmorphologie, Zellausrichtung und Zell-Zell-Verbindungen hervorzurufen. Zudem wurde
analysiert, inwieweit eine Vorkonditionierung unter einem hohen Scherstress zur arteriellen
Differenzierung der unreifen ECFCs führte. In diesem Zusammenhang wurde gezeigt, dass eine
dynamische Kultivierung der ECFCs unter einem arteriellen Scherstress ein Genprofil
induzierte, das mehr in Richtung eines arteriellen als eines venösen Phänotyp weist. Außerdem
konnte festgestellt werden, dass die Vorkonditionierung von ECFCs unter Fluss eine
Unterdrückung atherogener Marker sowie eine Hochregulierung antithrombotischer Gene
selbst unter dem Einfluss eines inflammatorischen Zytokins induzierte. Weiterhin wurde
untersucht, inwieweit die isolierten ECFCs die Fähigkeit besitzen, durch die Stimulation mit
dem Wachstumsfaktor PDGF-BB in Gefäßmuskelzellähnliche Zellen zu transdifferenzieren.
Dabei konnte eine signifikante Hochregulierung Gefäßmuskelzellähnlicher Marker mit
zunehmender PDGF-BB-Konzentration im Medium in ECFCs nachgewiesen werden.
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