Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2007.

Zugl.: Giessen, Univ., Diss., 2007

Universiẗat, Diss., 2007--Giessen.

Em 2010, doenças cardiovasculares (CVD) causaram 33% do total das mortes no Brasil. O acúmulo de placas lipídicas, calcificadas e/ou fibrosas em vasos sanguíneos é chamado aterosclerose e é uma das principais causas da maioria das internações por doenças coronárias. A implantação de stent é um dos métodos mais comuns para o tratamento de pacientes com obstrução nas coronárias, mas este pode desencadear um crescimento de uma nova íntima e causar novamente o estreitamento do vaso, resultando em problemas de irrigação do coração. Alternativas como Tomografia por Coerência Óptica Intravascular (IOCT) oferecem imagens in vivo para detecção e monitoramento da progressão de CVDs. Adicionalmente, métodos computacionais aplicados a imagens IOCT podem fornecer dados objetivos de estruturas como áreas, perímetros, etc., permitindo mais precisão no diagnóstico. Contudo, ainda é pequena a variedade de métodos quantitativos aplicados a IOCT na literatura, em comparação a outras modalidades relacionadas. Neste trabalho é proposto um método para quantificação da neoíntima após a implantação de stent, fornecendo assim informações para possíveis tratamentos. Para isto são utilizadas imagens reais de IOCT de diferentes fontes: humanos, porcos e coelhos, adquiridas em diferentes períodos após a implantação do stent. Primeiro, é segmentada a parede do vaso (Lúmen), por meio da utilização de modulação de intensidade, filtragem, Fuzzy connectedness e binarização por limiar, seguida de um teste de Branch Opening e um conjunto de operações morfológicas. Segundo, o stent é identificado e segmentado, utilizando características extraídas de derivadas gerando imagens auxiliares à imagem de IOCT seguido pelo emprego de operações de seleção dos possíveis pontos pertencentes ao Stent. Tendo o lúmen e o stent segmentados, a área correspondente à neointima pode ser calculada, executando esse procedimento em imagens do mesmo local adquiridas em períodos diferentes. Assim pode ser feita a quantificação do crescimento de tecido. Para a avaliação do método, é comparada a área segmentada do lúmen e do stent, com os métodos propostos, com a área segmentada manualmente por especialistas (Gold Standard). / In 2010, cardiovascular disease (CVD) caused 33% of the total deaths in Brazil. The accumulation of lipidic, calcified and fibrous plaque, in the vessel wall is called atherosclerosis, and it is the main reason of most admissions in hospitals due to coronary heart disease. The stent implantation is one of the most common methods for coronary obstruction treatment, but this can trigger a neo-intima restenosis, and cause again narrowing of the vessel wall, resulting again in heart-irrigation problems. Modalities such as Intravascular Optical Coherent Tomography (IOCT) can be important for this kind of investigations, because it provides coronary in vivo for detecting and monitoring the progression of CVDs. Additionally, computational methods applied to IOCT images, can render objective structure information, such as areas, perimeters, etc., allowing for more accurate diagnosis. However, the variety of methods in the literature applied in IOCT is still small compared to other related modalities. Therefore, we propose a method for neointima restenosis quantification after stent implantation, thereby providing information to potential treatments. Consequently, we used real IOCT images from different sources: humans, pigs, and rabbits, acquired in different periods after stent implantation. First, the lumen is segmented by using intensity modulation and filtering, next fuzzy connectedness and thresholding is carried out, followed by a \"Branch Opening\" test and a set of morphological operations. Second, the stent is identified and segmented using extracted features by derivative operations, generating auxiliary images to the IOCT. Finally, a set of operations to identify and to select possible points which belong to Stent is performed. Having the lumen and stent segmented the area corresponding to the neo-intima can be calculated. By performing the same procedure in images acquired from the same location at different times, the ratio of the neointima growing can be computed. The evaluation is carried out by comparing the segmented new intima area between the proposed and manual method executed by specialist (Gold Standard).

Em 2010, doenças cardiovasculares (CVD) causaram 33% do total das mortes no Brasil. O acúmulo de placas lipídicas, calcificadas e/ou fibrosas em vasos sanguíneos é chamado aterosclerose e é uma das principais causas da maioria das internações por doenças coronárias. A implantação de stent é um dos métodos mais comuns para o tratamento de pacientes com obstrução nas coronárias, mas este pode desencadear um crescimento de uma nova íntima e causar novamente o estreitamento do vaso, resultando em problemas de irrigação do coração. Alternativas como Tomografia por Coerência Óptica Intravascular (IOCT) oferecem imagens in vivo para detecção e monitoramento da progressão de CVDs. Adicionalmente, métodos computacionais aplicados a imagens IOCT podem fornecer dados objetivos de estruturas como áreas, perímetros, etc., permitindo mais precisão no diagnóstico. Contudo, ainda é pequena a variedade de métodos quantitativos aplicados a IOCT na literatura, em comparação a outras modalidades relacionadas. Neste trabalho é proposto um método para quantificação da neoíntima após a implantação de stent, fornecendo assim informações para possíveis tratamentos. Para isto são utilizadas imagens reais de IOCT de diferentes fontes: humanos, porcos e coelhos, adquiridas em diferentes períodos após a implantação do stent. Primeiro, é segmentada a parede do vaso (Lúmen), por meio da utilização de modulação de intensidade, filtragem, Fuzzy connectedness e binarização por limiar, seguida de um teste de Branch Opening e um conjunto de operações morfológicas. Segundo, o stent é identificado e segmentado, utilizando características extraídas de derivadas gerando imagens auxiliares à imagem de IOCT seguido pelo emprego de operações de seleção dos possíveis pontos pertencentes ao Stent. Tendo o lúmen e o stent segmentados, a área correspondente à neointima pode ser calculada, executando esse procedimento em imagens do mesmo local adquiridas em períodos diferentes. Assim pode ser feita a quantificação do crescimento de tecido. Para a avaliação do método, é comparada a área segmentada do lúmen e do stent, com os métodos propostos, com a área segmentada manualmente por especialistas (Gold Standard). / In 2010, cardiovascular disease (CVD) caused 33% of the total deaths in Brazil. The accumulation of lipidic, calcified and fibrous plaque, in the vessel wall is called atherosclerosis, and it is the main reason of most admissions in hospitals due to coronary heart disease. The stent implantation is one of the most common methods for coronary obstruction treatment, but this can trigger a neo-intima restenosis, and cause again narrowing of the vessel wall, resulting again in heart-irrigation problems. Modalities such as Intravascular Optical Coherent Tomography (IOCT) can be important for this kind of investigations, because it provides coronary in vivo for detecting and monitoring the progression of CVDs. Additionally, computational methods applied to IOCT images, can render objective structure information, such as areas, perimeters, etc., allowing for more accurate diagnosis. However, the variety of methods in the literature applied in IOCT is still small compared to other related modalities. Therefore, we propose a method for neointima restenosis quantification after stent implantation, thereby providing information to potential treatments. Consequently, we used real IOCT images from different sources: humans, pigs, and rabbits, acquired in different periods after stent implantation. First, the lumen is segmented by using intensity modulation and filtering, next fuzzy connectedness and thresholding is carried out, followed by a \"Branch Opening\" test and a set of morphological operations. Second, the stent is identified and segmented using extracted features by derivative operations, generating auxiliary images to the IOCT. Finally, a set of operations to identify and to select possible points which belong to Stent is performed. Having the lumen and stent segmented the area corresponding to the neo-intima can be calculated. By performing the same procedure in images acquired from the same location at different times, the ratio of the neointima growing can be computed. The evaluation is carried out by comparing the segmented new intima area between the proposed and manual method executed by specialist (Gold Standard).

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A vasculopatia crônica do transplante constitui um dos principais obstáculos para o sucesso do transplante de órgãos a longo prazo. Caracteriza-se pela formação de uma camada neoíntima, que culmina no estreitamento da luz do vaso com consequente isquemia e falência do órgão transplantado. Embora diversos mecanismos imunológicos tenham sido descritos, a patogênese da vasculopatia crônica do transplante ainda não foi esclarecida e continua sem tratamento específico. Neste contexto, estratégias com alvos imunomodulatórios são de extrema importância. Dentre estas possíveis estratégias destaca-se a talidomida, uma droga que apresentada potentes propriedades anti-inflamatórias e imunomodulatórias e que recentemente voltou a ter indicações clínicas. Assim, os objetivos do presente estudo foram: 1) Padronizar o modelo experimental de vasculopatia crônica do transplante no modelo experimental de transplante de aorta, pois este modelo mimetiza as principais características observadas na parede do vaso durante o processo de rejeição; 2) Analisar o efeito da talidomida sobre as alterações morfológicas vasculares (histologia para Verhoeff), componentes celulares (expressão de a-actina, atividade proliferativa, número de macrófagos e linfócitos T, através de imuno-histoquímica), além da participação da apoptose (técnica de TUNEL); 3) Avaliar o potencial efeito anti-inflamatório e imunomodulador da talidomida neste modelo, através da análise da expressão de mediadores da resposta imune (TNF-a, IL-1b, IL-6, IL-2, INF-g, IL-4 e IL-10), bem como a atividade do NFkB e o envolvimento das subunidades p50 e p65 no enxerto vascular. Foram utilizados ratos machos das linhagens isogênicas específicas, Fisher 344 e Lewis, distribuídos em 3 diferentes grupos (32 por grupo): ISO (transplante isogênico de aorta, Fisher para Fisher); ALO (transplante alogênico de aorta, Fisher para Lewis); ALO+TALID (transplante alogênico de aorta tratado com talidomida (200mg/Kg/dia/gavagem)). Os animais foram acompanhados por um período de 30 dias e, em seguida, sacrificados. Os resultados obtidos demonstraram que a padronização do modelo experimental de transplante de aorta foi viabilizada dentro de uma sequência metodológica extremamente precisa e reprodutível. Como esperado, os animais do grupo ISO não apresentaram sinais de rejeição no enxerto vascular, mantendo íntegra a arquitetura das camadas do vaso. Por outro lado, animais do grupo ALO desenvolveram vasculopatia crônica do transplante caracterizada pelo espessamento das camadas íntima e adventícia. Na camada média evidenciou-se diminuição das VSMC e acentuado rompimento das fibras elásticas. Além disso, os animais do grupo ALO apresentaram aumento da expressão de a-actina acompanhada de intensa atividade proliferativa celular, particularmente nas camadas neoíntima e adventícia, provavelmente pela migração das VSMC para a camada íntima. A análise por IH revelou intenso infiltrado de macrófagos, linfócitos T, além de apoptose presente em todas as camadas do aloenxerto. A expressão gênica e a concentração tecidual dos mediadores da resposta imune TNF-a, IL-1b, IL-6, IL-2, INF-g e IL-10 também foram significativamente aumentadas no grupo ALO. Esses achados associaram-se com a ativação do NFkB, bem como o envolvimento dos dímeros p50 e p65. O tratamento com talidomida promoveu um efeito vasculoprotetor através da redução da camada neoíntima e da inflamação local. Além disso, induziu diminuição da expressão gênica e da concentração tecidual dos mediadores TNF-a, IL-1b, IL-6, IL-2, INF-g, bem como aumento da IL-4 e IL-10. A talidomida também diminuiu a ativação do NFkB. Conclusão: os resultados do presente estudo indicam que o modelo experimental de vasculopatia crônica do transplante constitui um modelo adequado para estudar as alterações nas camadas do vaso durante o processo de rejeição ao aloenxerto. A talidomida exerceu um efeito vasculoprotetor, atenuando a formação da neoíntima e do processo inflamatório local, bem como dos mediadores da resposta imune, provavelmente devido as suas propriedades anti-inflamatórias e imunomodulatórias / Chronic transplant vasculopathy is a major obstacle for the long-term success of organ transplantation. It is characterized by the formation of neointimal layer that culminate in the narrowing of the vessel lumen with consequent ischemia and failure of the transplanted organ. Although several immunological mechanisms have been described, the pathogenesis of chronic transplant vasculopathy remains unclear and continues without specific treatment. In this context, immunomodulatory strategies are extremely important. Among these possible strategies stands out thalidomide, a drug that display a potent antiinflammatory and immunomodulatory properties and recently have returned to clinical indications. The aims of this study were: 1) To standardize the experimental model of chronic transplant vasculopathy, induced in an experimental model of aortic transplantation, because this model mimics the key features observed in the vessel wall during the rejection process; 2) To analyze the effects of thalidomide on vascular morphological (Verhoeff staining), cellular components (a-actin expression, proliferative activity, number of macrophages and T lymphocytes by immunohistochemistry), and the participation of apoptosis (TUNEL assay); 3) To evaluate the antiinflammatory and immunomodulatory potential effects of thalidomide in this model by analyzing the mediator expression of the immune response (TNF-a, IL-1b, IL-6, IL-2, INF-g, IL-4 e IL-10), as well as the NFkB activity and involvement of p50 and p65 subunits in the vascular graft. We used male rats from the specific inbred strains, Fisher 344 and Lewis, divided into 3 different groups (32 per group). ISO (isogeneic aortic transplantation, Fisher to Fisher); ALO (allogeneic aortic transplantation, Fisher to Lewis); ALO+THALID (allogeneic aortic transplantation treated with thalidomide (200mg/Kg/day/gavage)). The animals were followed during a period of 30 days and then sacrificed. The results showed that the standardizing of the experimental model of aortic transplantation was possible within a sequence highly accurate and reproducible methodology. As expected, the animals of the ISO showed no sign of graft rejection keeping the entire layered architecture of the vessel. On the other hand, the ALO group developed chronic transplant vasculopathy characterized by thickness of the intima and adventitia. Furthermore, ALO group animals showed increase of a-actin expression accompanied by an intense cellular proliferative activity, particularly in the neointima and adventitia layers, probably due to VSMC migration to the intima. Analysis by IH revealed intense infiltration of macrophages and T lymphocytes, as well as apoptosis in all layers of the allograft. The gene expression and tissue concentrations of the mediators of immune response TNF-a, IL-1b, IL-6, IL-2, INF-g, and IL-10 were also significantly higher in the ALO group. These findings were associated with the NFkB activation, as well as the involvement of p50 and p65 dimers. Treatment with thalidomide promoted a vascular protective effect by reducing the neointimal formation and local inflammation. Moreover, induced a decrease in the gene expression and tissue concentration of the inflammatory mediators TNF-a, IL-1b, IL-6, IL-2, INF-g, as well as increase of IL-4 and IL-10. Thalidomide also decreased the NFkB activation. Conclusion: the results of this study indicate that experimental model of chronic transplant vasculopathy is an appropriate model to study changes in the vessel layers during the process of allograft rejection. Thalidomide promoted a vascular protective effect, attenuating neointimal formation and local inflammation, as well as mediators of immune response, probably due to its anti-inflammatory and immunomodulatory properties

Orientador: Cristina Pontes Vicente / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T21:32:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Godoy_JulianaAparecidaPretode_M.pdf: 1738296 bytes, checksum: 42d22e3271b69962a476983e12e359ed (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O dermatan sulfato (DS) é um glicosaminoglicano que pode atuar como um agente antitrombótico, anticoagulante e anti-inflamatório. A aterosclerose é uma doença que acomete os vasos sanguíneos através da formação exacerbada de placas de gordura, interrompendo o fluxo de sangue. A intervenção cirúrgica mais utilizada nesses casos é a angioplastia, entretanto, esse procedimento pode ocasionar uma lesão ao endotélio, onde células e proteínas inflamatórias são recrutadas ao local da lesão, promovendo a migração e proliferação das células musculares lisas ocasionando a reestenose (neointima) do vaso acometido. A recuperação do endotélio, momentos após a lesão, seria uma alternativa terapêutica com o objetivo de se evitar a formação de neointima. Essa recuperação poderia ser feita pelas células progenitoras endoteliais (EPC), existentes na população de células mononucleares (MNC), da medula óssea. Neste estudo, testamos o efeito do DS na inflamação, trombose, formação de neointima e migração de MNC em camundongos selvagens (C57BL06), testamos também o efeito do DS em conjunto com a administração de MNC na formação de neointima em camundongos selvagens, deficientes da proteína cofator II da heparina (HCII-/-) e deficientes em apolipoproteína E (ApoE-/-). Todos os animais analisados passaram por um procedimento cirúrgico na artéria carótida comum esquerda, mimetizando a lesão causada por angioplastia em humanos. Analisamos a formação de trombo, a presença de células inflamatórias e de P-selectina nos animais 1 ou 3 dias após a lesão arterial; a formação de neointima foi analisada 21 após a injúria arterial. Observamos uma inibição da trombose, diminuição de células CD45+ e da expressão de P-selectina no local da lesão nos animais selvagens tratados com DS. Foi observado, também, que nos animais selvagens que receberam MNCs ou MNCs + DS, a formação de neointima foi inibida. Nos animais selvagens tratados com MNC + DS, houve uma maior migração de MNC para o local da lesão. Nos animais HCII-/-, não houve inibição da formação da neointima em nenhum dos dois grupos (tratados com MNC e tratados com MNC + DS). Nos camundongos ApoE-/- a injeção de MNC mesmo em conjunto com o tratamento com DS não foi capaz de inibir a proliferação de neointima; houve melhora apenas quando se administrou o DS isoladamente. Com isso, concluímos que o DS participa da inibição dos processos trombótico e inflamatório, na sua fase inicial, após injúria arterial e promove também a migração de um número maior de MNCs para o local da lesão nos animais selvagens; nos animais ApoE-/-, o DS inibiu a resposta inflamatória inicial e a formação de neointima apenas quando administrado isoladamente, tendo seu efeito anulado quando este foi injetado conjuntamente com as MNC. Este dado sugere que o processo inflamatório local, o estágio de formação das placas de ateroma, o elevado índice de colesterol e os triglicerídeos circulantes podem influenciar no efeito do DS e na capacidade de recuperação do endotélio mediada pela MNCs injetadas nos camundongos ApoE-/-. / Abstract: Dermatan sulfate (DS) is a glycosaminoglycan that can act as an antithrombotic, anticoagulant and anti-inflammatory agent. Atherosclerosis is a disease that affects the blood vessels by an exacerbated fat plaques formation, blocking the blood flow. The most used surgical operation, in these cases, is the angioplasty; however, this procedure can cause a lesion to the endothelium, where inflammatory cells and proteins are recruited to the lesion site, promoting smooth muscle cells migration and proliferation, provoking restenosis (neointima) of the attempted vessel. The endothelium recovery, some time after lesion, would be a therapeutic strategy by preventing the neointima formation. This recovery could be done by the endothelial progenitor cells (EPC), present in mononuclear cells (MNC) population, from bone marrow. In this study, we devise the DS effect on inflammation, thrombosis, neointima formation and MNC migration in wild-type mice (C57BL06); we also devise DS effect together with MNC administration on neointima formation in wild-type mice, heparin cofactor II deficient mice (HCII-/-) and apolipoprotein E deficient mice (ApoE-/-). All analyzed animals suffered surgical operation in left common carotid artery, that mimics the lesion caused by angioplasty in humans. We analyzed thrombus formation, inflammatory cells presence and P-selectin in animals 1 and 3 days after lesion; neointima formation was analyzed 21 days after arterial injury. We observed a thrombus inhibition, decreased CD45+ cells and P-selectin expression at the lesion site in wild-type animals treated with DS. It was also observed in wild-type animals that received MNC or MNC + DS, the neointima formation was inhibited. In wild-type animals treated with MNC + DS, there were a higher MNC migration to the lesion site. In HCII-/- animals, there was not an inhibition in neointima formation in any of the two groups (treated with MNC or treated with MNC + DS). In ApoE-/- mice, the MNC injection even in DS presence, was not able to inhibit neointima proliferation; there was an improvement only when DS was administered alone. It follows that DS participate on thrombotic and inflammatory process inhibition, in the initial stages, after arterial injury and it also promote a higher MNC migration to the lesion site in wild-type animals; in ApoE-/- animals, DS inhibited the initial inflammatory response and neointima formation only when administered alone; its effect was null when it was injected together with MNC. This date suggest that local inflammatory process, atheroma plaque state, elevated cholesterol and triglyceride rates can influence on DS effect and on the capacity of endothelium recovery mediated by injected MNC in ApoE-/- mice. / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural