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In der vorliegenden Arbeit wurde aneurysmatisches Aortengewebe von Patienten mit bikuspider oder trikuspider Aortenklappe untersucht. Im Laufe des Lebens ist die bikuspide Aortenklappe als häufigste angeborene Anomalie des Herzens mit zahlreichen, potentiell lebensbedrohlichen Komplikationen verbunden. Betroffene Patienten zeigen eine frühere Entwicklung und rapidere Progression von Dilatationen und – im schlimmsten Fall – Dissektionen der Aorta ascendens. Die Ätiologie dessen konnte bis dato nicht ausreichend geklärt werden. Hintergrund der Studie war eine Untersuchung von Branchetti et al., wobei eine Erhöhung von RAGE im Plasma bei Patienten mit bikuspider Klappe nachgewiesen werden konnte. Daraus wurde die Hypothese entwickelt, dass eine Expressionserhöhung von RAGE und dessen Liganden AGE im Aortengewebe selbst ursächlich mit der Aortendilatation verbunden sein könnte. In Proben von 93 Patienten wurde mittels Western Blot, ELISA und Immunhistochemie die Expression von RAGE und AGE untersucht. Hierbei zeigte sich eine signifikante Expressionserhöhung beider Proteine im Aortenaneurysma bei bikuspider Klappe im Vergleich zu Patienten mit trikuspider Aortenklappe. Auch die exemplarisch angefertigten Immunhistologien stützen diese Ergebnisse. Mögliche Folgen können Steifigkeitserhöhung der Aortenwand, Aktivierung von Matrixmetalloproteinasen sowie Erhöhung des oxidativen Stresses sein. Neben der Expression im aneurysmatischen Aortengewebe wurden auch Plasmaproben hinsichtlich AGE und RAGE analysiert, wobei sich keine Erhöhung feststellen ließ. Die Ergebnisse der Studie, die eine RAGE – Erhöhung im Plasma detektierten und ihn somit als potentiellen Biomarker für eine bikuspide Klappe diskutierten, ließen sich bei der vorliegenden Untersuchung einer kleineren Stichprobe nicht bestätigen. Ebenso stellt sich die Etablierung eines Biomarkers als anspruchsvolle Aufgabe dar. Eine Eignung von RAGE als Biomarker zur Identifikation von Patienten mit bikuspider Klappe ist kritisch zu betrachten.:Inhaltsverzeichnis Bibliographische Beschreibung Abkürzungsverzeichnis 1. Einleitung 1.1. Die bikuspide Aortenklappe (BAV) 1.1.1. Prävalenz 1.1.2. Klassifikation 1.1.3. Ätiologie 1.1.4. Assoziierte Pathologien 1.1.5. Hypothesen der Dilatationsentstehung 1.1.6. Diagnostik 1.1.7. Therapie 1.2. RAGE und AGE 1.2.1. Advanced Glycation End Products (AGE) 1.2.2. Receptor for Advanced Glycation End Products (RAGE) 1.2.3. Interaktion von AGE und RAGE 1.2.4. Bezug zum thorakalen Aortenaneurysma 2. Zielstellung 3. Material 3.1. Allgemeine Geräte 3.2. Allgemeine Materialien 3.3. Allgemeine Chemikalien 3.4. Proteinextraktion 3.5. Proteinkonzentrationsbestimmung 3.6. SDS – Gelelektrophorese 3.7. Antikörper (AK) 3.8. Western Blot Analyse 3.9. Enzyme – linked Immunosorbent Assay (ELISA) 3.10. Immunhistochemie (IHC) 3.11. Software 4. Methoden 4.1. Patientenpopulation und Probengewinnung 4.2. Isolation der Proteine aus Aortengewebe 4.3. Konzentrationsbestimmung nach BCA – Methode 4.4 Elektrophoretische Auftrennung der Proteine 4.5. Detektion von AGE und RAGE mittels Western Blot Analyse 4.6. Nachweis von AGE und RAGE mittels ELISA 4.7. Immunhistochemische Färbung von AGE und RAGE 4.8. Statistische Auswertung 5. Ergebnisse 5.1. Patientenpopulation 5.2. Expression von AGE in humanen aneurysmatischen Gewebeproben der Aorta ascendens 5.2.1. Analyse der AGE – Expression mittels Western Blot 5.2.2. Analyse der AGE – Expression mittels ELISA 5.2.3. Darstellung der Lokalisation von AGE in der Aortenwand mittels Immunhistochemie 5.3. Expression von RAGE im Aortengewebe 5.3.1. Analyse der Expression von RAGE mittels Western Blot 5.3.2. Analyse der RAGE – Expression mittels ELISA 5.3.3. Darstellung der Lokalisation von RAGE in der Aortenwand mittels Immunhistochemie 5.4. Bestimmung der Plasmaspiegel von AGE und RAGE in ausgewählten Plasmaproben 6. Diskussion 6.1. Expressionserhöhung von AGE in der Aortenwand von Patienten mit BAV 6.1.1. Mögliche Ursachen der Expressionserhöhung 6.1.2. Zusammenhang von AGE und Gefäßsteifigkeit 6.2. Expressionserhöhung von RAGE im Aortengewebe von Patienten mit BAV 6.2.1. Ätiologie der Expressionserhöhung unter Einbeziehung der Liganden 6.2.2. Folgen der RAGE – Erhöhung und ihr Einfluss auf die Gefäßwand 6.3. RAGE in seiner Rolle als Biomarker Schlussfolgerung Limitationen 7. Zusammenfassung 8. Literaturverzeichnis 9. Abbildungsverzeichnis 10. Tabellenverzeichnis Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit Lebenslauf Danksagung

Die bikuspide Aortenklappe gilt als Risikofaktor für das frühzeitige und häufige Auftreten von Aortenklappenvitien, Aneurysmen und Dissektionen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein begründetes chirurgisches Therapiekonzept für Patienten mit bikuspider Aortenklappe und Dilatation der Aorta ascendens zu entwickeln. Wir analysierten die Daten von 555 Patienten mit bikuspider und 2015 Patienten mit trikuspider Aortenklappe, die sich in unserer Einrichtung einer Operation an der Aortenklappe und/ oder einem Eingriff im Bereich der Aorta ascendens unterzogen. Die Aorta ascendens wurde angiographisch, echokardiographisch und mittels CT auf ihre Konfiguration analysiert und histologisch und histomorphometrisch beschrieben. Auch wurden die Langzeitergebnisse nach Aorta ascendens Reduktionsplastik erfasst. Bei Patienten mit bikuspider Aortenklappe sind mit zunehmendem Durchmesser der Aorta ascendens häufiger die histologischen Zeichen einer Dilatation zu finden. Schwerere strukturelle Veränderungen, insbesondere eine höhergradige zystische Medianekrose, sind nicht zu beobachten. Die Aorta Ascendens Reduktionsplastik zeigt bei Patienten mit bikuspider Aortenklappe und Dilatation der Aorta ascendens gute Langzeitergebnisse. Nur bei Patienten mit nicht optimaler Durchmesser-Reduktion bei der Operation kommt es zu einer späteren Redilatation. / The bicuspid aortic valve is a known risk factor for the early and frequent occurrence of aortic valve defects, aneurysms and dissections. This study aims to develop an appropriate surgical therapy concept for patients with bicuspid aortic valve and dilatation of the ascending aorta. The data of 555 patients with bicuspid and 2015 patients with tricuspid aortic valve who underwent surgical treatment of the aortic valve and/or of the ascending aorta at our institution were evaluated. We analyzed the configuration of the ascending aorta by angiography, echocardiography and CT and described the aortic wall by histological and histomorphometric examination. We also analyzed the long-term results after reduction aortoplasty of the ascending aorta. Histological examination of the aortic wall specimens showed that patients with bicuspid aortic valve with increased diameter of the ascending aorta more often have histological signs of dilatation. More severe histological changes such as cystic media necrosis did not occur. Reduction aortoplasty of the ascending aorta shows good long-term results in patients with bicuspid aortic valve and dilatation of the ascending aorta. Only in patients in whom surgical reduction is less than optimal does redilatation occur later.

Objective: To quantify and compare histopathological differences regarding atherosclerosis and granular media calcinosis (GMC) of ascending aortic aneurysms (AAA), which are associated with aortic stenosis (AS) or aortic regurgitation (AR). Additionally, a subanalysis of patients with bicuspid or tricuspid aortic valve (BAV or TAV), which were contained within the AS and AR group, was conducted. Patients and Methods: From 01/2012 till 12/2015 84 ascending aortic tissue samples were obtained and divided into their convex and concave half during aortic surgery. Aortic surgery was indicated due to AAA in association to AS (AS-AAA group: n = 43) or AR (AR-AAA group: n = 41). Both groups contained 19 patients with TAV. Convex and concave halves of all samples were stained with three different histologic dyes: hematoxylin-eosin (HE) was used as general stain for atherosclerosis, von-Kossa (vKossa) stain and alizarin-red (Ared) stain were used as calcinosis specific dyes. HE stained samples were analyzed using a semi-quantitative score, while calcinosis quantification was carried out by a binary, pixel guided contrast analysis via computer software. Results: In the AR-AAA group, atherosclerosis was two and a half times more often detectable in the concave halves of the tissue samples as in the AS-AAA group (AR-AAA concave: 15 (36%) vs. AS-AAA concave: 6 (13%), p ≤ 0,01). Regarding GMC, tissue samples from AS-AAAs showed a 4,2-4,5% higher mean GMC deposit than their AR-AAA counterparts (p ≤ 0,001). Furthermore, BAV patients within the AS-AAA group showed a 2,1-2,4% higher mean deposit of GMC than their TAV peers (p ≤ 0,002). These finding of higher GMC deposition was consistent for BAV patients contained in the AAA-AR group. Conclusion: AR-AAA are, in comparison with AS-AAA, more prone to develop atherosclerosis. Atherosclerosis will most likely present at the concave curvature of the ascending aorta. AS-AAAs present significant higher mean GMC deposits than AR-AAAs. Combined with a bicuspid morphology of the aortic valve, GMC deposition in AAAs is elevated in comparison to AAAs with TAV morphology. Therefore AS-AAAs with BAV have the highest tendency to develop heavy GMC deposition, compromising the biomechanical structure of the aortic wall.