Stoßwelleninduzierte Mechanotransduktion bei Kardiomyozyten

Extrakorporale Stoßwellen werden heutzutage nicht mehr nur zur nicht-invasiven Steinzertrümmerung eingesetzt. In mehreren Studien konnte gezeigt werden, dass durch Stoßwellen auch regenerative Prozesse induziert werden können. Insbesondere die Revaskularisierungstherapie am chronisch-ischämischen Myokard scheint sehr vielversprechend zu sein. Allerdings sind die zugrundeliegenden Wirkmechanismen bis heute noch nicht ausreichend geklärt.

Neben der regenerativen Wirkung können Stoßwellen allerdings durch die enorme mechanische Belastung des Gewebes auch eine schädigende Wirkung haben, so dass die Wahl der richtigen Dosierung für einen positiven Effekt entscheidend ist.

Im Rahmen dieses Projektes wird daher grundlegend der Zusammenhang zwischen der am Therapiekopf erzeugten Energie und den im Zielgebiet wirkenden Kräften, und somit den erzielbaren biologischen Reaktionen, untersucht, um daraus für die jeweilige Anwendung optimierte, definierte mechanische Reize im Zielgebiet bei gleichzeitiger Minimierung der negativen Effekte bzw. klar kalkulierbaren Risiken ableiten zu können. Hierzu wird zunächst ein Simulationsmodell der nichtlinearen Ausbreitung von Stoßwellen erstellt. Mit Hilfe der Simulationsumgebung können dann Rückschlüsse über die im Gewebe herrschenden Spannungs- und Dehnungstensoren gewonnen werden, um einen direkten Zusammenhang zwischen dem mechanischen Reiz und der biologischen Reaktion herstellen zu können.

Diese Ergebnisse werden parallel in einem dreidimensionalen Zellkulturmodell überprüft. Das Modell erlaubt neben der funktionalen Betrachtung des kontraktilen Gewebes auch die molekularbiologische Auswertung in Hinblick auf angestoßene intrazelluläre Signalwege. Anschließend erfolgt die Übertragung auf ein Langendorff-Perfusionsmodell mit gleichzeitigem Vergleich zu in der Simulation erhobenen Daten.