Made available in DSpace on 2016-01-26T18:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leticia Parrilha.pdf: 1228823 bytes, checksum: 8118e9aa1d510f179a4087486f0ca68a (MD5) Previous issue date: 2013-03-28 / The objective of this study was to evaluate the effectiveness of topical 1% cyclosporine eye drops diluted in two vehicles, olive and the linseed seed oil and the oils separately in treating experimentally induced keratoconjunctivitis sicca (KCS) in rabbits. Twenty-five male New Zealand white rabbits were aleatory allocated in 3 groups: Group C (Control), Group CO (1% cyclosporine in olive oil), Group CL (1% cyclosporine in linseed oil), Group O (olive oil), Group L (linseed oil), being evaluated by Schirmer s Tear Test (STT), Fluorescein Test (FT), Tear Film Break-Up Time Test (TFBUT) and Rose Bengal Test (RBT), ocular cytology, and at the end of the experiment the rabbits were euthanized for histopathological analysis of cornea and conjunctive. The results demonstrated that there was significant increase in the values of STT in all the treated groups after the induction of KCS, presenting better acting the group CL. Regarding FT, there was a more rapid resolution of corneal ulcers in the groups O and L. For RBT, the group O was that it presented worse acting. The groups L and CL presented less edema and cornea congestion. There was significant increase in the number of caliciform cells in all of the treated groups, mainly in the group CL. The cyclosporine was efficient in the CCS treatment, diluted in linseed oil as in olive oil, however the linseed oil presented better effectiveness, associated or no, when compared to the oil olive. / O objetivo deste estudo foi avaliar a eficácia do uso tópico do colírio de ciclosporina 1% diluída em dois veículos, óleo de oliva e de semente de linhaça e dos óleos isoladamente, no tratamento de ceratoconjuntivite seca (CCS) induzida experimentalmente em coelhos. Foram utilizados vinte e cinco coelhos machos adultos brancos da raça Nova Zelândia alocados aleatoriamente em 5 grupos: Grupo C (controle), Grupo CO (ciclosporina 1% em óleo de oliva), Grupo CL (ciclosporina 1% em óleo de linhaça), Grupo O (óleo de oliva), Grupo L (óleo de linhaça), sendo avaliados pelo Teste Lacrimal de Schirmer (TLS), Teste de Fluoresceína (TF), Teste de Tempo de Ruptura do Filme Lacrimal (TRFL), Teste de Rosa Bengala (TRB), citologia ocular e ao final do experimento foram eutanasiados para análise histopatológica da córnea e conjuntiva. Os resultados demonstraram que houve aumento significativo nos valores de TLS em todos os grupos de tratamento após a indução da CCS, apresentando melhor desempenho o grupo CL. Com relação ao TF, houve resolução mais precoce das úlceras de córnea nos grupos O e L. Para o TRB, o grupo O foi que apresentou pior desempenho. Os grupos L e CL apresentaram menos edema e congestão de córnea. Houve aumento significativo no numero de células caliciformes em todos os grupos de tratamento, principalmente no grupo CL. A ciclosporina foi eficiente no tratamento da CCS tanto diluída em óleo de linhaça quanto em óleo de oliva, porém com o óleo de linhaça mostrou melhor eficácia, associada ou não, quando comparada ao óleo oliva.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:53:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leticia Parrilha.pdf: 1228823 bytes, checksum: 8118e9aa1d510f179a4087486f0ca68a (MD5) Previous issue date: 2013-03-28 / The objective of this study was to evaluate the effectiveness of topical 1% cyclosporine eye drops diluted in two vehicles, olive and the linseed seed oil and the oils separately in treating experimentally induced keratoconjunctivitis sicca (KCS) in rabbits. Twenty-five male New Zealand white rabbits were aleatory allocated in 3 groups: Group C (Control), Group CO (1% cyclosporine in olive oil), Group CL (1% cyclosporine in linseed oil), Group O (olive oil), Group L (linseed oil), being evaluated by Schirmer s Tear Test (STT), Fluorescein Test (FT), Tear Film Break-Up Time Test (TFBUT) and Rose Bengal Test (RBT), ocular cytology, and at the end of the experiment the rabbits were euthanized for histopathological analysis of cornea and conjunctive. The results demonstrated that there was significant increase in the values of STT in all the treated groups after the induction of KCS, presenting better acting the group CL. Regarding FT, there was a more rapid resolution of corneal ulcers in the groups O and L. For RBT, the group O was that it presented worse acting. The groups L and CL presented less edema and cornea congestion. There was significant increase in the number of caliciform cells in all of the treated groups, mainly in the group CL. The cyclosporine was efficient in the CCS treatment, diluted in linseed oil as in olive oil, however the linseed oil presented better effectiveness, associated or no, when compared to the oil olive. / O objetivo deste estudo foi avaliar a eficácia do uso tópico do colírio de ciclosporina 1% diluída em dois veículos, óleo de oliva e de semente de linhaça e dos óleos isoladamente, no tratamento de ceratoconjuntivite seca (CCS) induzida experimentalmente em coelhos. Foram utilizados vinte e cinco coelhos machos adultos brancos da raça Nova Zelândia alocados aleatoriamente em 5 grupos: Grupo C (controle), Grupo CO (ciclosporina 1% em óleo de oliva), Grupo CL (ciclosporina 1% em óleo de linhaça), Grupo O (óleo de oliva), Grupo L (óleo de linhaça), sendo avaliados pelo Teste Lacrimal de Schirmer (TLS), Teste de Fluoresceína (TF), Teste de Tempo de Ruptura do Filme Lacrimal (TRFL), Teste de Rosa Bengala (TRB), citologia ocular e ao final do experimento foram eutanasiados para análise histopatológica da córnea e conjuntiva. Os resultados demonstraram que houve aumento significativo nos valores de TLS em todos os grupos de tratamento após a indução da CCS, apresentando melhor desempenho o grupo CL. Com relação ao TF, houve resolução mais precoce das úlceras de córnea nos grupos O e L. Para o TRB, o grupo O foi que apresentou pior desempenho. Os grupos L e CL apresentaram menos edema e congestão de córnea. Houve aumento significativo no numero de células caliciformes em todos os grupos de tratamento, principalmente no grupo CL. A ciclosporina foi eficiente no tratamento da CCS tanto diluída em óleo de linhaça quanto em óleo de oliva, porém com o óleo de linhaça mostrou melhor eficácia, associada ou não, quando comparada ao óleo oliva.

The influence of immunosuppressive drugs on neural stem/progenitor cell fate in vitro.

Einleitung Der Einsatz von Stammzellen als Grundlage neuer therapeutischer Strategien wird bereits seit über 25 Jahren intensiv erforscht. Stammzellen sind in der Lage, in verschiedene funktionale Zelltypen auszudifferenzieren und verfügen über ein enormes Proliferationspotential (NAM et al. 2015). Ausgehend von den Fähigkeiten von Stammzellen sehen Forscher und Kliniker erstmals eine realistische Möglichkeit, kurative Therapieoptionen für Erkrankungen zu entwickeln, die bisher als schwer behandelbar oder sogar unheilbar angesehen wurden. Davon könnten insbesondere Patienten chronisch-degenerativer neurologischer und zerebrovaskulärer Erkrankungen, einschließlich der großen Anzahl an Schlaganfallopfern, profitieren. Schlaganfälle repräsentieren eine der häufigsten Todesursachen in der westlichen Welt (LOPEZ et al. 2006). Ein Drittel der betroffenen Patienten verstirbt innerhalb eines Jahres, während etwa 40% von dauerhaften Behinderungen betroffen sind (MOZAFFARIAN et al. 2015). Trotz intensiver Forschung existieren neben der systemischen Thrombolyse, die auf einen engen Zeitraum von maximal 4,5 Stunden nach dem Akutereignis beschränkt ist, keine zugelassenen Therapieoptionen (HACKE et al. 2008, SAVER et al. 2009). Zelltherapeutische Strategien zur Behandlung des Schlaganfalls werden daher als besonders vielversprechend angesehen (ANDRES et al. 2011). Neben den bereits gesicherten Erkenntnissen zur stammzelltherapeutischen Sicherheit und Wirksamkeit aus Studien unter Einsatz gängiger Nagermodellen (BLISS et al. 2006, JOO et al. 2013) wird insbesondere die Überprüfung der Wirksamkeit an geeigneten Großtiermodellen gefordert, die die Situation des menschlichen Schlaganfallpatienten möglichst realistisch wiedergeben sollen (SAVITZ et al. 2011). Eine Voraussetzung für die erfolgreiche Testung eines zelltherapeutischen Ansatzes in einem Großtiermodell mit fokaler zerebraler Ischämie besteht darin, ein langfristiges Überleben xenogener Zelltransplantate durch ein geeignetes Immunsuppressionsprotokoll zu erreichen. Die Notwendigkeit einer Immunsuppression besteht darin, dass sowohl allo- als auch xenogene Transplantate eine Immunantwort beim Empfänger auslösen und somit zu einer Abstoßungsreaktion führen können (JANEWAY 2002). Die Anwendung von immunsuppressiven Medikamenten geht dabei aber häufig mit Nebenwirkungen einher. Insbesondere beim Schaf existiert jedoch nur eine limitierte Datenlage zu immunsuppressiven Protokollen und deren Nebenwirkungen. Ziele der Untersuchung Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, eine xenogene Transplantation von fetalen humanen neuralen Progenitorzellen (fhNPZ) in einem gesunden Schafsmodell durchzuführen, um die Wirksamkeit in Hinblick auf das Transplantatüberleben und die Nebenwirkungen einer Immunsuppression mittels Cyclosporin A (CsA) zu untersuchen. Materialien und Methoden Hierfür wurden je 5 Schafe in zwei Gruppen über einen Zeitraum von 64 Tagen immunsupprimiert (iCsA: 3 mg CsA/kg 2x tägl. bis einschließlich Tag 36, danach 3 mg CsA/kg 1x tägl. jeden 3. Tag; kCsA: kontinuierlich 3 mg CsA/kg 2x tägl.), während eine Kontrollgruppe (Kon) von ebenfalls 5 Tieren keine Immunsuppression erhielt. Am Versuchstag 22 wurde den Schafen eisenmarkierte fhNPZ (Eisenkonzentration: 3,0 mM, ca. 200.000 Zellen pro Transplantationsposition) stereotaktisch in das gesunde Gehirn transplantiert. Aufgrund der Eisenmarkierung der Stammzellen konnten diese an den Versuchstagen 23, 36 und 64 mittels 3,0 MRT-Aufnahmen in vivo überwacht und anschließend ex vivo das Überleben der fhNPZ im Schafhirn 42 Tage nach Transplantation histologisch untersucht werden. Für die Untersuchungen zu Wirkspiegeln und Nebenwirkungen von CsA im Schaf wurden den Versuchstieren innerhalb des Versuchszeitraums regelmäßig Blutproben entnommen und am Versuchsende eine pathologische und histologische Untersuchung von Leber und Nieren durchgeführt. Ergebnisse Bei den durchgeführten Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass die CsA-Wirkspiegel im Blut bei der kCsA (424,0 ± 135,0 ng/ml) signifikant höher waren im Vergleich zur iCsA (198,5 ± 155,9 ng/ml). Diese Unterschiede besaßen jedoch keinen Einfluss auf das Langzeitüberleben der transplantierten fhNPZ. In keiner der drei Versuchsgruppen konnten vitale Zellen 42 Tage nach der Transplantation aufgefunden werden. Die Untersuchung der Nebenwirkungen von CsA ergab, dass die Langzeitgabe von CsA Anzeichen für einen hämatologischen Einfluss zeigt. Ebenso konnte sowohl eine hepatotoxische, als auch eine nephrotoxische Wirkung von CsA beim Schaf nachgewiesen werden. Schlussfolgerungen Schlussfolgernd kann zusammengefasst werden, dass die Gabe von 3 mg CsA/kg 2x tägl. nicht suffizient einer Abstoßungsreaktion xenogener ins Schafhirn transplantierter fhNPZ entgegenwirkt. Für das Ziel einer suffizienten zelltherapeutischen Anwendung im Schaf nach einem Schlaganfall sind somit weitere Untersuchungen zu einer wirksamen Immunsuppression beim Schaf und zu einem verbesserten Transplantatüberleben notwendig. Desweiteren konnten klinische und pathologische Nebenwirkungen beim Schaf durch die Langzeitgabe des Immunsuppressivums CsA festgestellt werden.:INHALTSVERZEICHNIS .................................................................................................................... I ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS ....................................................................................................... VI 1 EINLEITUNG .............................................................................................................................. 1 2 LITERATURÜBERSICHT ......................................................................................................... 2 2.1 Klassifikation von Stammzellen ......................................................................................... 2 2.2 Tierexperimentelle Stammzelltherapie beim Schlaganfall .............................................. 5 2.2.1 Hintergrund der translationalen Forschung am Tiermodell ............................................... 5 2.2.2 Tiermodelle der fokalen zerebralen Ischämie .................................................................... 6 2.2.3 Das Schaf als Großtiermodell ............................................................................................ 7 2.2.4 Transplantation fhNPZ als zelltherapeutischer Ansatz nach fokaler zerebraler Ischämie . 8 2.2.4.1 Die In-vivo-Überwachung von in Schafhirne transplantierten fhNPZ .......................... 9 2.2.4.2 Der immunhistochemische Nachweis vitaler humaner Zellen ex vivo im Schafhirn .. 11 2.3 Immunsuppression nach der Transplantation von Stammzellen .................................. 12 2.3.1 Wirkmechanismen des angeborenen und erworbenen Immunsystems ........................... 12 2.3.2 Immunantwort nach Transplantation ............................................................................... 12 2.3.3 Wirkstoffklassen von Immunsuppressiva ........................................................................ 14 2.3.4 Cyclosporin A .................................................................................................................. 16 2.3.4.1 Wirkmechanismus von Cyclosporin A ........................................................................ 16 2.3.4.2 Pharmakokinetik und Metabolisierung von Cyclosporin A ........................................ 16 2.3.4.3 Applikation und Dosierung von Cyclosporin A .......................................................... 17 2.3.4.4 Nebenwirkungen und Toxizität von Cyclosporin A .................................................... 17 2.3.4.5 Anwendung von Cyclosporin A in der tierexperimentellen Forschung ...................... 18 2.4 Fragestellung und Versuchsziele der Dissertation .......................................................... 19 3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN ............................................................................... 20 3.1 Zellkultur ............................................................................................................................ 20 3.1.1 Zellkulturmedien und Zusammensetzung ........................................................................ 20 3.1.2 Auftauen und Aussaat der Zellen .................................................................................... 20 3.1.3 Ablösen der Zellen ........................................................................................................... 21 3.1.4 Zellzählung mittels Trypanblautest ................................................................................. 21 3.1.5 Passagieren der Zellen ..................................................................................................... 21 3.1.6 Eisenmarkierung der Zellen ............................................................................................. 22 3.1.7 Proliferations- und Vitalitätstests .................................................................................... 22 3.1.8 Ablösen der Zellen für Transplantationsexperimente ...................................................... 22 3.1.9 Mykoplasmentest ............................................................................................................. 23 3.2 Bestimmung der T2 NMR-Relaxationszeit ...................................................................... 23 3.3 Gelphantome ....................................................................................................................... 24 3.3.1 Herstellung und Ausgießen .............................................................................................. 24 3.3.2 Anfertigen von In-vitro-MRT-Aufnahmen zum Nachweis der eisenmarkierten fhNPZ . 25 3.4 Versuchstiere ...................................................................................................................... 26 3.4.1 Tierhaltung ....................................................................................................................... 26 3.4.2 Versuchstiere im tierexperimentellen Versuch ................................................................ 26 3.4.2.1 Tierärztliche Untersuchung der Vitalparameter .......................................................... 26 3.4.2.2 Durchführung des neurologischen Untersuchungsgangs ............................................. 27 3.4.2.3 Blutprobenentnahme, Versand und Detektiermethode ................................................ 27 3.5 Versuchsaufbau und Durchführung ................................................................................ 28 3.5.1 Anästhesie ........................................................................................................................ 29 3.5.2 Schmerzmittelregime und Infektionsprophylaxe ............................................................. 30 3.5.3 Implantation des Portsystems .......................................................................................... 31 3.5.4 Applikation von CsA ....................................................................................................... 32 3.5.4.1 Herstellung der Infusionslösung .................................................................................. 32 3.5.4.2 Applikation über das Portsystem ................................................................................. 33 3.5.5 Stammzelltransplantation ................................................................................................. 33 3.5.5.1 Anfertigen von MRT-Aufnahmen im 1,5 T MRT ....................................................... 34 3.5.5.2 Planung der stereotaktischen Zelltransplantation ........................................................ 34 3.5.5.3 Stereotaktische Zelltransplantation .............................................................................. 34 3.5.6 Nachweis der eisenmarkierten Stammzellen im 3,0 T MRT ........................................... 35 3.5.6.1 Methodik zum Nachweis und zur Quantifizierung der eisenmarkierten fhNPZ im Schafhirn ...................................................................................................................... 35 3.5.7 Sektion der Versuchstiere und Probenentnahme ............................................................. 36 3.5.8 Anfertigen der histologischen Gewebeschnitte ................................................................ 36 3.5.8.1 Herstellung der Paraffinschnitte .................................................................................. 37 3.5.8.2 Probenaufarbeitung und Lamellieren der Gehirne ....................................................... 37 3.5.8.3 Herstellung der Gefrierschnitte .................................................................................... 38 3.5.9 Histologische Färbungen ................................................................................................. 38 3.5.9.1 Hämatoxylin-Eosin-Färbung ....................................................................................... 40 3.5.9.2 Berliner Blau-Färbung ................................................................................................. 40 3.5.9.3 Fouchét-Färbung .......................................................................................................... 40 3.5.9.4 Immunmarkierung mit STEM101-DAB und Berliner Blau-Färbung ......................... 40 3.5.9.5 Immunhistologische Markierung mit Iba1-Antikörpern .............................................. 40 3.5.10 Auswertung der histologischen Präparate ........................................................................ 41 3.6 Statistik ............................................................................................................................... 44 4 ERGEBNISSE ............................................................................................................................. 47 4.1 Nachweis eisenmarkierter fhNPZ in vitro via MRT-Aufnahmen .................................. 47 4.1.1 Welche Eisenkonzentration ist für die Markierung der fhNPZ am geeignetsten? ........... 47 4.1.2 Können markierte fhNPZ durch eine T2-gewichtete MRT-Sequenz dargestellt werden? ......................................................................................................................................... 49 4.1.3 Wo liegt das Detektionslimit markierter fhNPZ in einer T2-gewichteten MRT-Sequenz? ......................................................................................................................................... 50 4.2 Der Einfluss des Immunsuppressivums CsA auf das Überleben der transplantierten fhNPZ im Schafhirn .......................................................................................................... 51 4.2.1 Gibt es gruppenspezifische Unterschiede in den CsA-Blutkonzentrationen? ................. 51 4.2.2 Besitzt die Transplantation fhNPZ einen neurologischen Einfluss auf die Sensorik und Motorik? .......................................................................................................................... 54 4.2.3 Was geschieht mit den transplantierten fhNPZ im Zeitverlauf und Gruppenvergleich? . 55 4.2.4 Können vitale fhNPZ 42 Tage nach Transplantation im Schafhirn nachgewiesen werden? ......................................................................................................................................... 56 4.3 Klinische und pathologische Nebenwirkungen von CsA im Schaf ................................ 59 4.3.1 Beeinflusst die CsA-Applikation in vivo klinische Parameter oder Blutwerte beim Schaf? ......................................................................................................................................... 59 4.3.1.1 Auswertung der Körpertemperaturverläufe ................................................................. 59 4.3.1.2 Auswertung der Körpergewichtsverläufe .................................................................... 60 4.3.1.3 Auswertung hämodynamischer Parameter .................................................................. 61 4.3.1.4 Auswertung hämatologischer Blutparameter .............................................................. 62 4.3.1.5 Auswertung leberspezifischer Blutparameter .............................................................. 65 4.3.1.6 Auswertung nierenspezifischer Blutparameter ............................................................ 69 4.3.1.7 Auswertung sonstiger Blutparameter .......................................................................... 70 4.3.2 Können ex vivo toxische Einflüsse von CsA auf das Schaf nachgewiesen werden? ....... 71 4.3.2.1 Makroskopische Auswertung der Sektionsbefunde .................................................... 71 4.3.2.2 Histologische Auswertung Leber und Nieren ............................................................. 73 5 DISKUSSION ............................................................................................................................. 76 5.1 Hintergrund der Arbeit und Versuchsziele ..................................................................... 76 5.2 Bewertung des Studiendesigns und der Versuchsdurchführung .................................. 76 5.2.1 Versuchstiere und Haltungsbedingungen ........................................................................ 76 5.2.2 Studiendesign und das Schaf als Tiermodell ................................................................... 77 5.3 Diskussion der Ergebnisse ................................................................................................. 78 5.3.1 Ein Nachweis eisenmarkierter fhNPZ in vitro via MRT-Aufnahmen ist möglich .......... 78 5.3.1.1 Eine Eisenkonzentration von 3,0 mM ist für die Markierung der fhNPZ am geeignetsten ................................................................................................................. 79 5.3.1.2 Markierte fhNPZ können durch eine T2-gewichtete Sequenz dargestellt werden ...... 80 5.3.1.3 Das Detektionslimit markierter fhNPZ liegt in einer T2-gewichteten MRT-Sequenz bei 50.000 Zellen ......................................................................................................... 81 5.3.2 Die Langzeitgabe des Immunsuppressivums CsA besitzt keinen Einfluss auf das Überleben der transplantierten fhNPZ im immunprivilegierten Gehirn .......................... 81 5.3.2.1 Es gibt gruppenspezifische Unterschiede in den CsA-Blutkonzentrationen ............... 81 5.3.2.2 Die Transplantation von fhNPZ besitzt keinen bedeutenden Einfluss auf die Sensorik und Motorik ................................................................................................................. 83 5.3.2.3 Die transplantierten fhNPZ zeigen Veränderungen in Zeitverlauf und Gruppenvergleich ........................................................................................................ 84 5.3.2.4 Es können keine vitalen fhNPZ 42 Tage nach Transplantation im Schafhirn nachgewiesen werden .................................................................................................. 85 5.3.2.5 Schlussfolgerung zur Immunsuppression mittels CsA nach Stammzelltransplantation ins Schafhirn ................................................................................................................ 87 5.3.3 Die Langzeitgabe von CsA verursacht Anzeichen für pathologische Veränderungen und klinische Symptome beim Schaf ...................................................................................... 88 5.3.3.1 Die Langzeitgabe von CsA beeinflusst klinische Parameter beim Schaf .................... 88 5.3.3.2 Die Langzeitgabe von CsA zeigt wahrscheinlich keine hämodynamische Wirkung .. 89 5.3.3.3 Die Gabe von CsA zeigt Anzeichen für eine hämatologische Wirkung beim Schaf ... 89 5.3.3.4 Die Gabe von CsA zeigt eine hepatotoxische Wirkung beim Schaf ........................... 90 5.3.3.5 Die Gabe von CsA zeigt eine nephrotoxische Wirkung beim Schaf ........................... 93 5.3.3.6 Die Langzeitgabe von CsA beeinflusst weitere unspezifische Blutparameter ............ 95 5.3.3.7 Schlussfolgerungen zu Nebenwirkungen von CsA beim Schaf .................................. 95 5.4 Allgemeine Schlussfolgerung ............................................................................................. 95 5.5 Ausblick ............................................................................................................................... 96 6 ZUSAMMENFASSUNG ............................................................................................................ 97 7 SUMMARY ................................................................................................................................. 99 8 LITERATURVERZEICHNIS ................................................................................................. 101 9 ANHANG ................................................................................................................................... 110 9.1 Ergänzende Tabelle zur Herstellung der Gelphantome ............................................... 110 9.2 Ergänzende Tabellen zur Herstellung histologischer Präparate ................................. 111 9.2.1 Herstellung der Paraffinblöcke ...................................................................................... 111 9.2.2 Histologische Färbungen und Immunhistochemische Methoden .................................. 112 9.3 Ergänzende Tabellen zur Statistik ................................................................................. 116 9.4 Verwendete Referenzwerte ............................................................................................. 118 9.5 Übersicht der ausgewerteten Blutparameter ................................................................ 119 9.6 Übersicht zu tierexperimentellen Einsätzen von Stammzellen in Schlaganfallmodellen ........................................................................................................................................... 122 9.7 Auflistung verwendeter Materialien und Geräte .......................................................... 123 9.8 Abbildungsverzeichnis ..................................................................................................... 129 9.9 Formelverzeichnis ............................................................................................................ 130 9.10 Tabellenverzeichnis ......................................................................................................... 130 10 DANKSAGUNG ....................................................................................................................... 132

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'interaction moléculaire de la cyclosporine A (CsA) avec ses deux cibles pharmacologiques principales, la P-glycoprotéine (P-gp) et la cyclophiline A (CypA), a été examinée au cours de cette étude. Dans une première approche, nous avons évalué l'efficacité avec laquelle la CsA et ses différents analogues interagissent avec la P-gp par deux méthodes. La première méthode utilisée consiste à mesurer l'activité ATPasique de la P-gp en présence de la CsA et de ses analogues. La P-gp a été solubilisée par une extraction séquentielle au CHAPS à partir des membranes des cellules d'ovaires d'hamster chinois résistantes à la colchicine (CHRC5). Ensuite, l'activité ATPasique de la P-gp solubilisée a été mesurée en absence ou en présence de la CsA et de ses analogues par une méthode continue où on mesure le taux d'oxydation de NADH en fonction du temps. La deuxième méthode utilisée consiste à mesurer l'accumulation de la rhodamine 123 à l'intérieur des cellules CHRC5 en présence de la CsA et de ses analogues. L'activité ATPasique de la P-gp a été inhibée par la CsA, par ses analogues et par ses métabolites à des concentrations de l'ordre du nM. Les métabolites de la CsA (AM1C, AM1, AM1C9 et AM9) ainsi que les métabolites de la CsG (GM4N, GM1 et GM9) causent une inhibition similaire de l'activité ATPasique de la P-gp. Parmi les analogues de la CsA étudiés, le PSC-833, une molécule non immunosuppressive, a été le meilleur inhibiteur de l'activité ATPasique de la P-gp. Le peptolide 280-446, un peptide cyclique non apparenté, a été presqu'aussi efficace que le PSC-833. Ces résultats révèlent que l'interaction des analogues de la CsA avec la P-gp n'est pas en corrélation avec leur activité immunosuppressive et que les modifications de la CsA en position 1 et 2 sont critiques pour leur interaction avec la P-gp. Dans une deuxième approche, nous avons caractérisé la CypA qui semble être présente dans les membranes à bordure en brosse (MBB) préparées à partir du cortex rénal de rat. Nous avons tenté de caractériser la nature de son attachement membranaire et de déterminer la quantité de la CypA dans les MBB. Nous avons également étudié les conditions où la CypA membranaire est relarguée, ainsi que son interaction avec la CsA. La CypA semble se trouver dans les MBB et dans la fraction soluble à une concentration de 4,9 et 3,6 g/mg de protéines, respectivement. Nous avons observé une extraction complète de la CypA des MBB par le Na2CO3 et par le CHAPS mais non par le NaC1, indiquant son attachement membranaire par des interactions hydrophobes. Nous avons aussi tenté de vérifier l'effet de différentes substances sur le relargage de la CypA des MBB. Ainsi, la CsA et le P-mercaptoéthanol n'ont pas entraîné un relargage de la CypA des MBB in vitro. Par contre, le substrat pour mesurer l'activité de peptidyle prolyle cis trans isomérase (PPIase) de la CypA, le peptide succinyl-alanine-alanine-cis-proline-phényl-pnitroanilide, cause un relargage significatif de la CypA associée aux MBB. Le photomarquage de la CypA relarguée et de la CypA qui reste membranaire suite à une centrifugation par un analogue photoactivable de la CsA (Diazérine-CsA) (Dz-CsA), démontre que la CypA relarguée est photomarquée plus efficacement que la CypA qui reste attachée aux MBB. La présence de la CypA au niveau des MBB, nous a incité à vérifier si la CypA recombinante pourrait se transférer dans les MBB in vitro. Ainsi, lorsque nous avons incubé la CypA recombinante en présence de MBB, elle se transfère à 40 % dans les MBB. Suite à cette observation, nous avons analysé l'effet de la formation des complexes CypA recombinante-CsA et CypA recombinante-CsA-Calcineurine sur la translocation de la CypA recombinante dans les MBB. Nos résultats révèlent que la translocation de la CypA recombinante dans les MBB diminue de 9 et de 38 %, lorsqu'elle se trouve sous une forme complexée avec la CsA ou avec la CsA/Calcineurine, respectivement. Afin de vérifier si la translocation de la CypA recombinante dans les MBB se fait par l'interaction avec une ou plusieurs autre(s) protéine(s) membranaire(s), nous avons procédé à la translocation de la CypA recombinante dans les MBB chauffées, dans les MBB prétraitées avec des concentrations croissantes de trypsine et dans des protéoliposomes préparés à partir des MBB. Nos résultats démontrent que le chauffage des MBB ne diminue pas la translocation de la CypA recombinante, et que la CypA recombinante se transfère au même taux dans les MBB que dans les protéoliposomes préparés à partir des MBB. Par contre, la translocation de la CypA recombinante diminue considérablement, lorsque les MBB sont prétraitées avec des concentrations croissantes de trypsine. Le relargage de la CypA associée aux MBB, ainsi que la translocation de la CypA recombinante dans les MBB a lieu de façon maximale à un pH proche du pH physiologique, soit aux pH 7 et 8, suggérant un équilibre dynamique entre la CypA cytosolique et la CypA membranaire dans les conditions physiologiques. Enfin, nous avons étudié l'effet des différents métaux divalents sur le photomarquage de la CypA des MBB, de la fraction soluble et de la CypA recombinante par un analogue photoactivable de la CsA (Dz-CsA). Parmi les métaux divalents étudiés (Mg2+, Mn2+, Ca2+, Zn2+ et Cis-Pt2+), seulement le Zn2+ a démontré une inhibition significative du photomarquage de la CypA des MBB, de la fraction soluble et de la CypA recombinante par la Dz-CsA. Cette inhibition causée par le Zn2+, est dépendante de la concentration et est de l'ordre du pM. Les agents réducteurs, le Hg2+ et le 13-mercaptoéthano1, ont aussi diminué le photomarquage de la CypA des MBB et de la fraction soluble par la Dz-CsA, tandis que la CypA recombinante, prétraitée avec le Hg2+ et le 13-mercaptoéthano1, démontre une augmentation du photomarquage par la Dz-CsA.

La première partie de cette thèse porte sur l'étude du no-reflow ou obstruction microvasculaire en IRM cardiaque. Dans une première étude, nous avons mesuré l'incidence du no-reflow dans une population de 25 patients pris en charge pour infarctus du myocarde sans sus-décalage du segment ST. Nous avons trouvé que 32% de ces patients présentaient un no-reflow et que la présence de no-reflow était associée à une taille d'infarctus significativement plus importante ainsi qu'une élévation plus importante des enzymes cardiaques. Dans une deuxième étude nous avons comparé la performance diagnostique du myocardial blush grade (MBG) pour le diagnostic du no-reflow avec l'IRM cardiaque sur les séquences de rehaussement tardif post-gadolinium. Cette étude a été réalisée dans une population de 39 patients pris en charge pour un premier épisode de STEMI. Nous avons trouvé que le MBG sous-estimait la présence de no-reflow à la phase aiguë de l'infarctus après reperfusion optimale en comparaison avec l'IRM. La deuxième partie de cette thèse concerne la quantification de l'infarctus du myocarde en IRM cardiaque de rehaussement tardif post-gadolinium. Nous avons comparé une technique d'évaluation semi-quantitative visuelle rapide avec la planimétrie manuelle classique sur une population de 103 patients pris en charge pour syndrome coronarien aigu. La taille de l'infarctus était évaluée par ces deux méthodes en IRM cardiaque réalisée 4 jours après admission. Nous avons trouvé une excellente corrélation et un bon niveau de concordance entre les deux méthodes d'évaluation de la taille d'infarctus, avec des temps de posttraitements beaucoup plus courts pour l'analyse visuelle rapide. Enfin, la troisième partie de cette thèse aborde le sujet de l'utilisation de l'IRM cardiaque comme outil de mesure dans les essais thérapeutiques sur la reperfusion myocardique. Nous avons utilisé l'IRM cardiaque pour évaluer l'efficacité de l'utilisation de la cyclosporine A à la phase aigüe de l'infarctus reperfusé et son effet sur remodelage ventriculaire à 6 mois. Dans cette étude 28 patients ont été étudiés en IRM cardiaque 5 jours et 6 mois après un infarctus du myocarde. Nous avons trouvé une persistance de la réduction significative de 23% de taille de l'infarctus à 6 mois dans le groupe traité par cyclosporine par rapport au groupe contrôle. Il n'y avait pas d'effet négatif de la cyclosporine A sur le processus de remodelage ventriculaire gauche / We assessed the presence and extent of microvascular obstruction (MVO) and its relationship with infarct size and left ventricular (LV) functional parameters after acute non-ST elevated myocardial infarction (NSTEMI). 25 patients with first acute NSTEMI underwent a complete cardio magnetic resonance (CMR) study 72 hours after admission. MO was detected in 32% of patients and was significantly associated with a larger infarct size. There were no significant difference between both groups for the LV functional parameters but patients with MO showed a higher troponin-I and CK release. We studied the relation between Myocardial Blush Grade (MBG) and gadolinium-enhanced CMR for the assessment of MVO in 39 patients with acute ST elevated myocardial infarction (STEMI) treated by primary PCI. No statistical relation was found between MBG and MVO extent at CMR (p=0.63). MBG underestimates MVO after an optimal revascularization in AMI compared to CMR.We compared the performance and post-processing time of a global visual scoring method to standard quantitative planimetry and we compared both methods to the peak values of myocardial biomarkers. 103 patients admitted with reperfused AMI to our intensive care unit had a complete CMR study 4±2 days after admission. There was an excellent correlation between quantitative planimetry and visual global scoring for the hyperenhancement extent’s measurement (r=0.94; y=1.093x+0.87; SEE=1.2; P<0.001) and there was also a good concordance between the two approaches with significantly shorter mean post-processing time for the visual scoring method. There was also significant levels of correlation between the enzymatic peak values and the visual global scoring method. The visual global scoring method allows a rapid and accurate assessment of the myocardial global delayed enhancement. This study examined the effect of a single dose of cyclosporine A used at the time of reperfusion, on LV remodeling and function by cardiac magnetic resonance (CMR) in the early days and 6 months after AMI.28 patients of the original cyclosporine A study had an acute (day 5) and a follow-up (6 months) CMR study. There was a persistent 23% reduction of the absolute infarct size at 6 months without any dementrial effect in the cyclosporine A group compared with the control group of patients. Cyclosporine A used at the moment of AMI reperfusion persistently reduces infarct size and does not have a detrimental effect on LV remodeling

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) touche un garçon sur 3500, contraint à l'usage du fauteuil roulant à l'âge de 10 ans, et entraîne le décès à une vingtaine d'années. Cette maladie demeure incurable, et les pistes thérapeutiques envisagées nécessitent d'être validées en amont, dans les modèles murins, puis au stade pré-clinique, dans les modèles canins.L'un d'eux, le chien GRMD (Golden Retriever Muscular Dystrophy), est le plus largement utilisé, et présente l'intérêt de partager, avec le patient qu'il modélise, de nombreuses similitudes génotypiques et phénotypiques. Les différentes fonctions touchées doivent donc pouvoir faire l'objet de mesures objectives et quantitatives, à l'aide d'outils dédiés. Par ailleurs, une problématique inhérente à l'utilisation de ce modèle est sa grande variabilité sur le plan phénotypique.L'objectif du travail mené ici a été de développer des outils d'évaluation du chien GRMD, afin de mieux connaître et maîtriser cette hétérogénéité clinique.La mesure de force de flexion du tarse a permis de démontrer que la force tétanique maximale pouvait être utilisée comme indice d'évaluation à différents stades de la maladie, sans que le déficit de force musculaire puisse être relié à l'atteinte motrice globale. De plus, la relaxation s'est avérée altérée chez les chiens GRMD, en corrélation avec leur atteinte motrice.La locomotion, évaluée par accélérométrie tri-dimensionnelle, a pu montrer des altérations multiples, mesurées par différentes variables. Certaines variables sont altérées de manière précoce, tandis que d'autres anomalies s'installent durant les premiers mois, traduisant l'aggravation de la fonction locomotrice.La dysfonction respiratoire, évaluée par spirométrie en respiration de Tidal, et cinématique diaphragmatique sur images radioscopiques, a également pu être objectivée par différents indices. Une moindre mobilité diaphragmatique, une rétraction caudale du diaphragme, et un effondrement du débit expiratoire en fin d'expiration, s'installent au cours des premiers mois.Afin de contrôler l'hétérogénéité clinique ainsi mesurée, une recherche de marqueurs prédictifs de l'évolution clinique a été menée. Différents indices histologiques et cliniques ont été évalués sur leur valeur pronostique à un stade précoce. La fréquence des cycles locomoteurs à 2 mois et le défaut de relaxation à 4 mois se sont avérés prédictifs de formes accélérées.Enfin, les différents outils mis en place ont été évalués dans le cadre du suivi d'animaux au cours d'un essai thérapeutique, qui a, de plus, permis de disposer d'une population de référence sous traitement immunosuppresseur. Une amélioration fonctionnelle des animaux traités a pu être démontrée par nombre des indices mesurés.Ces résultats démontrent que les outils développés sont utilisables au cours d'essais pré-cliniques, et permettent, malgré l'hétérogénéité clinique qu'ils mesurent, de démontrer un bénéfice fonctionnel. Plus largement, ces données permettent d'optimiser l'utilisation pré-clinique du modèle GRMD. / Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) affects one boy over 3500 at birth. The affected individuals are wheelchair-bound at about 10 years, and death occurs in the early twenties. DMD remains incurable, and therapeutic strategies need to be validated in murine models, and, subsequently, at the preclinical stage, in canine models.Among the existing canine models, the GRMD (Golden Retriever Muscular Dystrophy) dog is the most widely used. The strong genotypic and phenotypic similarities it shares with DMD patients make this model of great interest. The many affected functions must therefore be reliably measured using dedicated tools, providing objective and quantitative evaluation. Moreover, the wide phenotypic heterogeneity peculiar to this model may compromise its use in preclinical studies.The aim of the present work was to develop evaluation tools for the GRMD dog, in order to better know and handle this clinical variability.The measurement of the contraction force generated by tarsal flexion has shown that the maximal tetanic force could be used as an evaluation index, at different stages of the disease. However, no correlation with the global motor impairment could be found. Conversely, the relaxation has shown to be altered in GRMD dogs, and correlated with the motor impairment.The locomotion was evaluated using three-dimensional accelerometry. This method allowed the measurement of several variables, some of which being early impaired, and some others being altered in a more progressive fashion, reflecting the degradation of the locomotor function.The respiratory impairment has been evaluated by diaphragmatic kinematics using radioscopic acquisitions and by Tidal-breathing spirometry. The diaphragm was shown to be less mobile, and to be caudally displaced. The end-expiration flows were decreased. These abnormalities progressed during the first months.In order to better handle the clinical heterogeneity, some markers able to predict the clinical evolution were looked for. The prognostic value of many histological and clinical indexes at an early stage has been evaluated. The stride frequency at the age of 2 months, as well as the relaxation impairment at the age of 4 months succeeded in predicting severe accelerated forms.Finally, the developed tools have been tested in the context of a clinical follow-up during a therapeutic trial. This trial also aimed to provide a reference-group of GRMD dogs treated with immunosuppressive drugs. Several indexes have demonstrated a clinical improvement of the treated animals.These results show that the developed tools are useable during preclinical trials and allow to quantitatively highlight a functional improvement, despite the clinical heterogeneity. More widely, these data will lead to an optimization of the preclinical use of GRMD dogs.

In vivo studies of hepatobiliary disposition are challenging. The hepatobiliary system is complex, as its physiological localization, complex cellular structure with numerous transporters and enzymes, and the interindividual variability in protein expression and biliary flow will all affect the in vivo disposition of a drug under investigation. The research included in this thesis has focused on the involvement of hepatic transport proteins in the hepatobiliary disposition of rosuvastatin. The impact that several transport inhibitors had on the pharmacokinetics of rosuvastatin was investigated in healthy volunteers and in pigs. The effects were considerable, following inhibition of sinusoidal transport proteins by cyclosporine and rifampicin. These inhibitors significantly reduced the hepatic extraction of rosuvastatin by 50 and 35%, respectively, and the plasma exposure increased by factors of 9.1 and 6.3, respectively. Drug-drug interactions (DDI) resulting in markedly higher plasma exposures are important from a drug safety perspective as increased extrahepatic exposure of statins is associated with an increased risk of severe side-effects, such as myopathy which in rare cases could develop into rhabdomyolysis. The DDI caused by cyclosporine and rifampicin can probably be attributed to inhibition of hepatic uptake transporters. In contrast, inhibition of canalicular transporters by imatinib did not significantly affect the pharmacokinetics of rosuvastatin, which suggests that the intracellular concentration of the inhibitor in the hepatocyte was insufficient to affect the transport of rosuvastatin, or that imatinib is not a sufficiently potent inhibitor in vivo. Furthermore, gemfibrozil administered as a single dose into the jejunum in healthy volunteers and pigs did not affect the plasma or biliary pharmacokinetics of rosuvastatin. The previously reported DDI in humans upon repeated dosing with gemfibrozil might be explained by the accumulation of metabolites able to affect the disposition of rosuvastatin. The investigations presented in this thesis conclude that transport proteins are of considerable importance for the hepatobiliary disposition of rosuvastatin in vivo. The Loc-I-Gut catheter can be applied for the investigation of biliary accumulation and to determine bile specific metabolites, however it has limitations when conducting quantitative measurements. In the porcine model, hepatic bile can be collected for up to six hours and enables the determination of the hepatic extraction in vivo.

Η Ιδιοπαθής Μεμβρανώδης Σπειραματονεφρίτιδα (ΙΜΣ) ή νεφροπάθεια, η πιο συχνή αιτία νεφρωσικού συνδρόμου στους ενήλικες, συνήθως αντιμετωπίζεται με τη χορήγηση κορτικοειδών και κυτταροτοξικών φαρμάκων ή κυκλοσπορίνης (cyclosporine-A, CsA). Σκοπός της μελέτης ήταν η εκτίμηση της αποτελεσματικότητας της μακροχρόνιας χορήγησης CsA στην πρόκληση ύφεσης του νεφρωσικού συνδρόμου και των ιστολογικών αλλοιώσεων σε επαναληπτικές βιοψίες νεφρού μετά τη χορήγηση του δυνητικά νεφροτοξικού αυτού φαρμάκου. Επιπλέον, εκτιμήθηκε η αποτελεσματικότητα του Mycophenolate Mofetil (MMF) ως σχήματος θεραπείας της ΙΜΣ σε μικρό αριθμό ασθενών και η προγνωστική αξία των επιπέδων του αυξητικού παράγοντα TGF-β1 στα ούρα και στο πλάσμα ως δεικτών εξέλιξης της νόσου. Μελετήθηκαν 32 ασθενείς με ΙΜΣ οι οποίοι εμφάνιζαν νεφρωσικό σύνδρομο και είχαν ικανοποιητική νεφρική λειτουργία κατά τη διάγνωση της νόσου και στους οποίους χορηγήθηκε συνδυασμός πρεδνιζολόνης και CsA. Παρατηρήθηκε πλήρης ύφεση του νεφρωσικού συνδρόμου σε 18 (56%) και μερική ύφεση σε 10 ασθενείς (31%) μετά από 12 μήνες θεραπείας (συνολικά στο 87% των ασθενών). Επεισόδια υποτροπών παρατηρήθηκαν στο 39% και 60% των ασθενών με πλήρη ή μερική ύφεση αντίστοιχα, και πολλαπλές υποτροπές στο 25% των ασθενών, οι οποίοι παρουσίασαν βαθμιαία μείωση της απαντητικότητας στη CsA και επιδείνωση της νεφρικής λειτουργίας. Επαναληπτική βιοψία νεφρού έγινε σε 18 ασθενείς με ύφεση του νεφρωσικού συνδρόμου μετά από 24 μήνες θεραπείας για να εκτιμηθεί η δραστηριότητα της νόσου και οι πιθανές ιστολογικές αλλοιώσεις σε πλαίσια τοξικότητας από κυκλοσπορίνη. Στις επαναληπτικές βιοψίες παρατηρήθηκαν: εξέλιξη του σταδίου της νόσου, επιδείνωση της σπειραματοσκλήρυνσης και της διαμεσοσωληναριακής βλάβης στο 60% των ασθενών. Δεν παρατηρήθηκαν χαρακτηριστικές αλλοιώσεις νεφροτοξικότητας από την κυκλοσπορίνη. Η βαρύτητα των ιστολογικών αλλαγών συσχετίστηκε με το χρονικό διάστημα που είχε παρέλθει από την πρώτη βιοψία νεφρού (r = 0.452, p < 0.05) και θεωρήθηκε ως φυσική εξέλιξη της νόσου. Ικανοποιητικά αποτελέσματα διαπιστώθηκαν από τη χορήγηση Mycophenolate Mofetil σε 6 ασθενείς με ΙΜΣ, στους οποίους το MMF χρησιμοποιήθηκε σε συνδυασμό με μικρή δόση πρεδνιζολόνης, είτε λόγω ανθεκτικότητας του νεφρωσικού συνδρόμου στην CsA, είτε ως αρχική θεραπεία σε περιπτώσεις αντένδειξης στην χορήγηση CsA. Ύφεση του νεφρωσικού συνδρόμου παρατηρήθηκε σε 4 από τους 6 ασθενείς. Τα επίπεδα του TGF-β1 στα ούρα ασθενών με ΙΜΣ και λευκωματουρία ήταν σημαντικά υψηλότερα συγκριτικά με αυτά υγιών εθελοντών και ασθενών με άλλες σπειραματοπάθειες που δεν παρουσίαζαν λευκωματουρία και μειώθηκαν σημαντικά μετά από χορήγηση κορτικοειδών και κυκλοσπορίνης. Η συγκέντρωση του TGF-β1 στο πλάσμα δε διέφερε σημαντικά μεταξύ υγιών εθελοντών και ασθενών με ΙΜΣ και νεφρωσικό σύνδρομο, καθώς και μεταξύ ασθενών με ή χωρίς ύφεση της λευκωματουρίας μετά από τη θεραπευτική αγωγή. / Idiopathic membranous nephropathy (IMN), the most common cause of nephrotic syndrome in adults, is usually treated with a combination of corticosteroids with cytotoxic drugs or cyclosporin A (CsA). The aim of this study was the estimation of the effectiveness of long-term use of CsA in the remission and relapse rate of nephrotic syndrome along with histological changes in repeat renal biopsies after treatment with this potentially nephrotoxic drug, and the evaluation of Mycophenolate Mofetil (MMF) as a treatment regimen for IMN. In addition, urinary and plasma TGF-β1 levels were evaluated as markers of progression of kidney disease. Thirty-two nephrotic patients with well-preserved renal function treated by prednisolone and CsA were studied. Complete remission of nephrotic syndrome was observed in 18 (56%) and partial remission in 10 patients (31%) after 12 months of treatment (total 87%). Relapses were observed in 39% and 60% of patients with complete and partial remission, respectively, and multiple relapses in 25% of patients, who showed gradual unresponsiveness to CsA and decline of renal function. A repeat biopsy was performed in 18 patients with remission of nephrotic syndrome, after 24 months of treatment, to estimate the activity of the disease and features of CsA toxicity. Progression of the stage of the disease, more severe glomerulosclerosis and tubulointerstitial injury were recognized in 60% of patients in repeat renal biopsies. Features of CsA nephrotoxicity were not observed. The severity of histological changes was related to the time elapsed from the first biopsy (r = 0.452, P < 0.05). MMF was proved effective in a small number of nephrotic patients with IMN and well-preserved renal function. MMF in combination with small dose of prednisolone was given in 6 patients with either persistent nephrotic syndrome to CsA or as initial therapy because of contraindication to CsA administration. Remission of nephrotic syndrome was observed in 4 out of 6 MMF treated patients. Urinary and plasma TGF-β1 levels were examined as markers of progression of the disease. TGF-β1 levels in the urine of patients with proteinuria were significantly higher compared with those of healthy individuals and patients with other types of nephropathy without proteinuria. Furthermore, urinary TGF-β1 of nephrotic patients with membranous nephropathy significantly reduced after treatment with CsA and corticosteroids. Plasma TGF-β1 levels showed no difference between patients and healthy subjects as well as between patients with and without remission of proteinuria after treatment.