<p>Cerebrovascular disease (stroke), especially ischemic stroke, is a major cause of death and neurological disability in adults. Because of its clinical heterogeneity, stroke is considered as a multi-factorial and polygenic disorder. Most current genetic studies of ischemic stroke focus on genetic susceptibility rather than factors determining stroke outcome. The genetic components of ischemic stroke outcome are difficult to study in humans due to environmental factors and medical intervention. Thus, we proposed to use a surgically induced, permanent, focal cerebral ischemic stroke mouse model to investigate genetic factors of ischemic stroke outcome measured by infarct volume. This model is the middle cerebral artery occlusion (MCAO) model. First, we screened infarct volumes across 32 inbred mouse strains. The infarct volume varies between strains, and this strongly suggests that infarct volume is genetically determined. To identify these genetic factors, we used genome-wide association study [Efficient Mixed-Model Association (EMMA) analysis] on infarct volume from 32 inbred mouse strains. Using the EMMA analysis, we identified 11 infarct volume-associated loci; however, most loci were mapped with missing alleles. This suggests that these loci might be false positives. Thus, we used specifically designed scripts of EMMA analysis with updated mouse SNP database to correct for potential false positives. The loci identified by the updated EMMA analyses will led us to the identification of genes involved in ischemic stroke outcome. </p><p> There are two major mechanisms were proposed to be determinants of infarct volume, the extent of native collateral circulation and neuroprotection. Using the infarct volume screening panel from 32 inbred strains, we observed that infarct volume is inversely correlated with the native collateral vessel number. However, among these inbred strains, we also observed several strains differ significantly in infarct volumes but harbor similar collateral numbers. In order to identify genetic factors determining infarct volume in a collateral-independent manner (neuroprotection), we used quantitative trait locus (QTL) mapping on mouse strains that exhibit the most difference in infarct volumes but the least difference in collateral numbers (C57BL/6J and C3H/HeJ). From the F2 B6 x C3H cross, we mapped 4 loci determining infarct volume (cerebral infarct volume QTL 4 to 7, Civq4 to Civq7). The Civq4 locus is the strongest locus (LOD 9.8) that contributes 21% of phenotypic variance in infarct volume. We also used a parallel F2 B6 x C3H cross to perform a QTL mapping on collateral vessel traits to further verify these collateral-independent loci. Among these 4 loci, the Civq4 and Civq7 loci appear to be truly collateral-independent. Based on strain-specific sequence variants and mRNA expression differences, we proposed Msr1 and Mtmr7 are the potential candidate genes of the Civq4 locus. Identification of the collateral-independent genetic factors will help to understand the genetic architecture, disease pathophysiology and potential therapeutic targets for of ischemic stroke</p> / Dissertation

We prospectively evaluated 30 consecutive patients with echo-enhanced transcranial color-coded duplexsonography (TCCD) and correlative transfemoral digital subtraction angiography to assess the diagnostic efficacy of echo-enhanced TCCD for evaluation of collateral pathways through the circle of Willis in patients with limited acoustic bone windows and critical symptomatic carotid disease. Echo-enhanced TCCD detected collateral blood flow through the anterior communicating artery in 16 of 18 patients (sensitivity 89%, 95% CI 65–99%) and was false positive in one out of 12 patients without collateral flow (specificity 92%, 95% CI 59–100%). For the posterior communicating artery, sensitivity was 11/14 (79%, 95% CI 49–95%) and specificity was 15/16 (94%, 95% CI 70–100%). Echo-enhanced TCCD enables to study collateral blood flow through the communicating arteries of the circle of Willis with high sensitivity and specificity in patients with obstructions of the internal carotid artery and limited acoustic bone windows. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Ziel der Studie war es zu analysieren, welchen Einfluss eine angiographisch sichtbare Kollateralisierung vor Revaskularisation bei Patienten mit einem akuten ST-Elevations-Myokardinfarkt (STEMI) und primärer perkutaner Koronarintervention (PCI) auf verschiedene in der kardialen Magnetresonanztomographie messbare Parameter und auf die klinische Prognose hat. Es wurden 235 Patienten mit STEMI und einem Symptombeginn <12 Stunden in die Analyse eingeschlossen. Alle Patienten wiesen einen funktionell insuffizienten antegraden Fluss in der Infarktarterie auf. Die Patienten wurden in zwei Gruppen unterteilt: Gruppe A mit fehlender oder nur geringer Kollateralversorgung (n=166) und Gruppe B mit einer signifikanten Kollateralisierung (n=69). Es wurden Infarktgröße, mikrovaskuläre Obstruktion und linksventrikuläre Funktion mittels Magnetresonanztomographie im Median 3 Tage nach dem Infarktereignis bestimmt sowie die Patienten über einen Zeitraum von >2 Jahren nachbeobachtet. Das Ausmaß der frühen mikrovaskulären Obstruktion war in Gruppe B signifikant geringer (3,3% gegenüber 2,1% der linksventrikuläre Masse, p = 0,009). Die mittels maximaler Kreatinkinase-MB-Ausschüttung gemessene Infarktgröße war in Gruppe B kleiner (p=0,02). Bei 227 Patienten (97%) wurde nach im Median 2,2 Jahren eine klinische Verlaufskontrolle durchgeführt. Insgesamt starben während des Kontrollzeitraums 25 Patienten: 22 Patienten (13,8%) der Gruppe A mit fehlender oder nur schwacher Kollateralisierung und 3 Patienten (4,4%) der Gruppe B mit signifikanter Kollateralversorgung vor Behandlungsbeginn (p=0,04). In Gruppe A traten 12 (7,5%) nicht-tödliche Reinfarkte auf im Vergleich zu 2 (2,9%) in Gruppe B (p=0,18). Ein kombinierter Endpunkt aus Tod oder nicht-tödlichem Reinfarkt trat in Gruppe B signifikant seltener auf als in Gruppe A (p=0,02). Zusammenfassend lässt sich formulieren, dass gut ausgebildete Kollateralgefäße vor einer Revaskularisation mittels PCI bei Patienten mit akuten STEMI mit einer schützenden Wirkung auf die koronare Mikrozirkulation und einem besseren Langzeit-Überleben assoziiert sind.

Ziel der Studie war es zu analysieren, welchen Einfluss eine angiographisch sichtbare Kollateralisierung vor Revaskularisation bei Patienten mit einem akuten ST-Elevations-Myokardinfarkt (STEMI) und primärer perkutaner Koronarintervention (PCI) auf verschiedene in der kardialen Magnetresonanztomographie messbare Parameter und auf die klinische Prognose hat. Es wurden 235 Patienten mit STEMI und einem Symptombeginn <12 Stunden in die Analyse eingeschlossen. Alle Patienten wiesen einen funktionell insuffizienten antegraden Fluss in der Infarktarterie auf. Die Patienten wurden in zwei Gruppen unterteilt: Gruppe A mit fehlender oder nur geringer Kollateralversorgung (n=166) und Gruppe B mit einer signifikanten Kollateralisierung (n=69). Es wurden Infarktgröße, mikrovaskuläre Obstruktion und linksventrikuläre Funktion mittels Magnetresonanztomographie im Median 3 Tage nach dem Infarktereignis bestimmt sowie die Patienten über einen Zeitraum von >2 Jahren nachbeobachtet. Das Ausmaß der frühen mikrovaskulären Obstruktion war in Gruppe B signifikant geringer (3,3% gegenüber 2,1% der linksventrikuläre Masse, p = 0,009). Die mittels maximaler Kreatinkinase-MB-Ausschüttung gemessene Infarktgröße war in Gruppe B kleiner (p=0,02). Bei 227 Patienten (97%) wurde nach im Median 2,2 Jahren eine klinische Verlaufskontrolle durchgeführt. Insgesamt starben während des Kontrollzeitraums 25 Patienten: 22 Patienten (13,8%) der Gruppe A mit fehlender oder nur schwacher Kollateralisierung und 3 Patienten (4,4%) der Gruppe B mit signifikanter Kollateralversorgung vor Behandlungsbeginn (p=0,04). In Gruppe A traten 12 (7,5%) nicht-tödliche Reinfarkte auf im Vergleich zu 2 (2,9%) in Gruppe B (p=0,18). Ein kombinierter Endpunkt aus Tod oder nicht-tödlichem Reinfarkt trat in Gruppe B signifikant seltener auf als in Gruppe A (p=0,02). Zusammenfassend lässt sich formulieren, dass gut ausgebildete Kollateralgefäße vor einer Revaskularisation mittels PCI bei Patienten mit akuten STEMI mit einer schützenden Wirkung auf die koronare Mikrozirkulation und einem besseren Langzeit-Überleben assoziiert sind.

O sistema cardiovascular está estrutural e funcionalmente disposto de modo “circular”. Situações de obstrução do fluxo sanguíneo determinam o aparecimento de mecanismos que visam suplantar tais interrupções e manter a circularidade íntegra. À nível molecular, o principal elemento envolvido nestes mecanismos é o Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). A expressão do VEGF quando há oclusão arterial está bem documentada, faltando elementos com relação à oclusão venosa. Neste estudo objetivamos verificar se a oclusão à nível arterial determina uma expressão do VEGF diferente daquela que ocorre se a oclusão acontecer à nível venoso. Para isso randomizamos dois grupos de ratos de experimentação. Em um grupo realizamos a oclusão da aorta infra-renal e em outro a oclusão da veia cava infra-renal. Posteriormente medimos a expressão do VEGF através da contagem do número de células marcadas imunoistoquimicamente no omento destes ratos. O resultado demonstrou que a expressão do VEGF, quando analisada pelo método proposto foi igual no grupo da oclusão venosa e no grupo da oclusão arterial. / The cardiovascular system is structurally and functionally circular. Situations in which there is obstruction to blood flow trigger mechanisms to bypass these blockages and maintenance the integrity of the circularity. At the molecular level the main factor involved is the Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). The VEGF expression associated with arterial occlusion is well documented but is lacking evidence when venous occlusion occurs. This study aimed to verify if the expression of VEGF when an occlusion occurs at venous level is the same or different from that caused at the arterial level. Two groups of rats were randomized by infra-renal aortic occlusion or inferior vena cava occlusion. VEGF was measured by counting the immunohistochemistry method marked cells at the omentum level. It was demonstrated that the VEGF expression is the same in the venous group obstruction as the arterial obstruction group.

O sistema cardiovascular está estrutural e funcionalmente disposto de modo “circular”. Situações de obstrução do fluxo sanguíneo determinam o aparecimento de mecanismos que visam suplantar tais interrupções e manter a circularidade íntegra. À nível molecular, o principal elemento envolvido nestes mecanismos é o Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). A expressão do VEGF quando há oclusão arterial está bem documentada, faltando elementos com relação à oclusão venosa. Neste estudo objetivamos verificar se a oclusão à nível arterial determina uma expressão do VEGF diferente daquela que ocorre se a oclusão acontecer à nível venoso. Para isso randomizamos dois grupos de ratos de experimentação. Em um grupo realizamos a oclusão da aorta infra-renal e em outro a oclusão da veia cava infra-renal. Posteriormente medimos a expressão do VEGF através da contagem do número de células marcadas imunoistoquimicamente no omento destes ratos. O resultado demonstrou que a expressão do VEGF, quando analisada pelo método proposto foi igual no grupo da oclusão venosa e no grupo da oclusão arterial. / The cardiovascular system is structurally and functionally circular. Situations in which there is obstruction to blood flow trigger mechanisms to bypass these blockages and maintenance the integrity of the circularity. At the molecular level the main factor involved is the Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). The VEGF expression associated with arterial occlusion is well documented but is lacking evidence when venous occlusion occurs. This study aimed to verify if the expression of VEGF when an occlusion occurs at venous level is the same or different from that caused at the arterial level. Two groups of rats were randomized by infra-renal aortic occlusion or inferior vena cava occlusion. VEGF was measured by counting the immunohistochemistry method marked cells at the omentum level. It was demonstrated that the VEGF expression is the same in the venous group obstruction as the arterial obstruction group.

O sistema cardiovascular está estrutural e funcionalmente disposto de modo “circular”. Situações de obstrução do fluxo sanguíneo determinam o aparecimento de mecanismos que visam suplantar tais interrupções e manter a circularidade íntegra. À nível molecular, o principal elemento envolvido nestes mecanismos é o Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). A expressão do VEGF quando há oclusão arterial está bem documentada, faltando elementos com relação à oclusão venosa. Neste estudo objetivamos verificar se a oclusão à nível arterial determina uma expressão do VEGF diferente daquela que ocorre se a oclusão acontecer à nível venoso. Para isso randomizamos dois grupos de ratos de experimentação. Em um grupo realizamos a oclusão da aorta infra-renal e em outro a oclusão da veia cava infra-renal. Posteriormente medimos a expressão do VEGF através da contagem do número de células marcadas imunoistoquimicamente no omento destes ratos. O resultado demonstrou que a expressão do VEGF, quando analisada pelo método proposto foi igual no grupo da oclusão venosa e no grupo da oclusão arterial. / The cardiovascular system is structurally and functionally circular. Situations in which there is obstruction to blood flow trigger mechanisms to bypass these blockages and maintenance the integrity of the circularity. At the molecular level the main factor involved is the Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). The VEGF expression associated with arterial occlusion is well documented but is lacking evidence when venous occlusion occurs. This study aimed to verify if the expression of VEGF when an occlusion occurs at venous level is the same or different from that caused at the arterial level. Two groups of rats were randomized by infra-renal aortic occlusion or inferior vena cava occlusion. VEGF was measured by counting the immunohistochemistry method marked cells at the omentum level. It was demonstrated that the VEGF expression is the same in the venous group obstruction as the arterial obstruction group.

La circulation collatérale non coronarienne (CCNC) perfuse le cœur en provenant d’artères bronchiques, médiastinales et péricardiques. L’éventualité que la CCNC puisse être artificiellement augmentée pour fournir un traitement alternatif pour les patients ischémiques représente une hypothèse intrigante sans réponse en raison de la nature difficile de ce champ de recherche. En se basant sur plusieurs aspects, tel que (1) l’existence des collatérales naturelles entre les artères coronaires et les artères thoraciques internes (ATIs), (2) les effets potentiels de la ligature des ATIs; (3) la capacité des ATIs de développer d’importantes branches collatérales ; (4) et la disponibilité actuelle des facteurs de croissance vasculaire, l’hypothèse ici décrite est que l’augmentation de la CCNC pourrait représenter une stratégie alternative d’apport sanguin au coeur.Ainsi, l’association d’occlusion des ATIs et de l’administration des facteurs de croissance pourrait représenter un moyen de poursuivre cet objectif. Pour le premier travail de recherche, nous avons établi un modèle canin. / Noncoronary collateral circulation (NCCC) comes to the heart from mediastinal, bronchial, and pericardial channels. Whether NCCC can somehow be augmented to provide an alternative therapy for ischemic patients is an intriguing hypothesis with no clear answer yet due to the challenging nature of this research field. Based on several aspects, such as (1) the occurrence of natural collaterals between coronary and the internal thoracic arteries (ITAs), (2) the potentialhemodynamic effects of ITAs ligation, (3) the potential of ITAs for developing important collateral branches, and (4) the current availability of angiogenic growth factors, the hypothesis herein is that enhancement of NCCC may represent an alternative myocardial blood supply strategy, and that combining ITAs occlusion with angiogenic growth factors may represent a way to achieve this objective. We established an ischemic canine model for first experiment.

Ziel der Studie war es zu analysieren, welchen Einfluss eine angiographisch sichtbare Kollateralisierung vor Revaskularisation bei Patienten mit einem akuten ST-Elevations-Myokardinfarkt (STEMI) und primärer perkutaner Koronarintervention (PCI) auf verschiedene in der kardialen Magnetresonanztomographie messbare Parameter und auf die klinische Prognose hat. Es wurden 235 Patienten mit STEMI und einem Symptombeginn <12 Stunden in die Analyse eingeschlossen. Alle Patienten wiesen einen funktionell insuffizienten antegraden Fluss in der Infarktarterie auf. Die Patienten wurden in zwei Gruppen unterteilt: Gruppe A mit fehlender oder nur geringer Kollateralversorgung (n=166) und Gruppe B mit einer signifikanten Kollateralisierung (n=69). Es wurden Infarktgröße, mikrovaskuläre Obstruktion und linksventrikuläre Funktion mittels Magnetresonanztomographie im Median 3 Tage nach dem Infarktereignis bestimmt sowie die Patienten über einen Zeitraum von >2 Jahren nachbeobachtet. Das Ausmaß der frühen mikrovaskulären Obstruktion war in Gruppe B signifikant geringer (3,3% gegenüber 2,1% der linksventrikuläre Masse, p = 0,009). Die mittels maximaler Kreatinkinase-MB-Ausschüttung gemessene Infarktgröße war in Gruppe B kleiner (p=0,02). Bei 227 Patienten (97%) wurde nach im Median 2,2 Jahren eine klinische Verlaufskontrolle durchgeführt. Insgesamt starben während des Kontrollzeitraums 25 Patienten: 22 Patienten (13,8%) der Gruppe A mit fehlender oder nur schwacher Kollateralisierung und 3 Patienten (4,4%) der Gruppe B mit signifikanter Kollateralversorgung vor Behandlungsbeginn (p=0,04). In Gruppe A traten 12 (7,5%) nicht-tödliche Reinfarkte auf im Vergleich zu 2 (2,9%) in Gruppe B (p=0,18). Ein kombinierter Endpunkt aus Tod oder nicht-tödlichem Reinfarkt trat in Gruppe B signifikant seltener auf als in Gruppe A (p=0,02). Zusammenfassend lässt sich formulieren, dass gut ausgebildete Kollateralgefäße vor einer Revaskularisation mittels PCI bei Patienten mit akuten STEMI mit einer schützenden Wirkung auf die koronare Mikrozirkulation und einem besseren Langzeit-Überleben assoziiert sind.:1 BIBLIOGRAPHISCHE BESCHREIBUNG 2 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 3 EINFÜHRUNG 4 AUFGABENSTELLUNG 5 MATERIALIEN UND METHODEN 5.1 Überblick über das Studiendesign 5.2 Koronarintervention 5.3 Enzymatische Infarktgröße 5.4 Kardiale Magnetresonanztomographie 5.4.1 Linksventrikuläre Volumina und Ejektionsfraktion 5.4.2 Infarktgröße 5.4.3 Mikrovaskuläre Obstruktion 5.5 Klinisches Follow-up 5.6 Statistik 6 ERGEBNISSE 6.1 Patientencharakteristika 6.2 Enzymatische Infarktgröße 6.3 Magnetresonanztomographie 6.4 Klinische Ereignisse im Langzeitverlauf 6.5 Prädiktoren klinischer Ereignisse 6.5.1 Univariate Cox-Regressions-Analyse 6.5.2 Multivariate Cox-Regressions-Analyse 6.6 Klinische Ergebnisse in Abhängigkeit von der Zeit zwischen Symptombeginn und Reperfusion 6.7 Magnetresonanztomographische Ergebnisse in Abhängigkeit von der Zeit zwischen Symptombeginn und Reperfusion 7 DISKUSSION 7.1 Limitationen 8 ZUSAMMENFASSUNG DER ARBEIT 9 LITERATURVERZEICHNIS 10 DANKSAGUNG 11 ERKLÄRUNG ÜBER DIE EIGENSTÄNDIGE ABFASSUNG DER ARBEIT 12 LEBENSLAUF 13 PUBLIKATIONEN

Ziel der Studie war es zu analysieren, welchen Einfluss eine angiographisch sichtbare Kollateralisierung vor Revaskularisation bei Patienten mit einem akuten ST-Elevations-Myokardinfarkt (STEMI) und primärer perkutaner Koronarintervention (PCI) auf verschiedene in der kardialen Magnetresonanztomographie messbare Parameter und auf die klinische Prognose hat. Es wurden 235 Patienten mit STEMI und einem Symptombeginn <12 Stunden in die Analyse eingeschlossen. Alle Patienten wiesen einen funktionell insuffizienten antegraden Fluss in der Infarktarterie auf. Die Patienten wurden in zwei Gruppen unterteilt: Gruppe A mit fehlender oder nur geringer Kollateralversorgung (n=166) und Gruppe B mit einer signifikanten Kollateralisierung (n=69). Es wurden Infarktgröße, mikrovaskuläre Obstruktion und linksventrikuläre Funktion mittels Magnetresonanztomographie im Median 3 Tage nach dem Infarktereignis bestimmt sowie die Patienten über einen Zeitraum von >2 Jahren nachbeobachtet. Das Ausmaß der frühen mikrovaskulären Obstruktion war in Gruppe B signifikant geringer (3,3% gegenüber 2,1% der linksventrikuläre Masse, p = 0,009). Die mittels maximaler Kreatinkinase-MB-Ausschüttung gemessene Infarktgröße war in Gruppe B kleiner (p=0,02). Bei 227 Patienten (97%) wurde nach im Median 2,2 Jahren eine klinische Verlaufskontrolle durchgeführt. Insgesamt starben während des Kontrollzeitraums 25 Patienten: 22 Patienten (13,8%) der Gruppe A mit fehlender oder nur schwacher Kollateralisierung und 3 Patienten (4,4%) der Gruppe B mit signifikanter Kollateralversorgung vor Behandlungsbeginn (p=0,04). In Gruppe A traten 12 (7,5%) nicht-tödliche Reinfarkte auf im Vergleich zu 2 (2,9%) in Gruppe B (p=0,18). Ein kombinierter Endpunkt aus Tod oder nicht-tödlichem Reinfarkt trat in Gruppe B signifikant seltener auf als in Gruppe A (p=0,02). Zusammenfassend lässt sich formulieren, dass gut ausgebildete Kollateralgefäße vor einer Revaskularisation mittels PCI bei Patienten mit akuten STEMI mit einer schützenden Wirkung auf die koronare Mikrozirkulation und einem besseren Langzeit-Überleben assoziiert sind.:1 BIBLIOGRAPHISCHE BESCHREIBUNG 2 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 3 EINFÜHRUNG 4 AUFGABENSTELLUNG 5 MATERIALIEN UND METHODEN 5.1 Überblick über das Studiendesign 5.2 Koronarintervention 5.3 Enzymatische Infarktgröße 5.4 Kardiale Magnetresonanztomographie 5.4.1 Linksventrikuläre Volumina und Ejektionsfraktion 5.4.2 Infarktgröße 5.4.3 Mikrovaskuläre Obstruktion 5.5 Klinisches Follow-up 5.6 Statistik 6 ERGEBNISSE 6.1 Patientencharakteristika 6.2 Enzymatische Infarktgröße 6.3 Magnetresonanztomographie 6.4 Klinische Ereignisse im Langzeitverlauf 6.5 Prädiktoren klinischer Ereignisse 6.5.1 Univariate Cox-Regressions-Analyse 6.5.2 Multivariate Cox-Regressions-Analyse 6.6 Klinische Ergebnisse in Abhängigkeit von der Zeit zwischen Symptombeginn und Reperfusion 6.7 Magnetresonanztomographische Ergebnisse in Abhängigkeit von der Zeit zwischen Symptombeginn und Reperfusion 7 DISKUSSION 7.1 Limitationen 8 ZUSAMMENFASSUNG DER ARBEIT 9 LITERATURVERZEICHNIS 10 DANKSAGUNG 11 ERKLÄRUNG ÜBER DIE EIGENSTÄNDIGE ABFASSUNG DER ARBEIT 12 LEBENSLAUF 13 PUBLIKATIONEN