id,collection,dc.contributor.author,dc.contributor.firstReferee,dc.contributor.furtherReferee,dc.contributor.gender,dc.date.accepted,dc.date.accessioned,dc.date.available,dc.date.issued,dc.description.abstract[de],dc.description.abstract[en],dc.format.extent,dc.identifier.uri,dc.identifier.urn,dc.language,dc.rights.uri,dc.subject.ddc,dc.subject[en],dc.title,dc.title.translated[de],dc.type,dcterms.accessRights.dnb,dcterms.accessRights.openaire,dcterms.accessRights.proquest,dcterms.format,refubium.affiliation,refubium.note.author "e749ce62-9181-4869-88e0-8522b893fd4c","fub188/13","Xiang, Weiwei","N.N.","N.N.","female","2020-06-21","2020-06-17T11:45:53Z","2020-06-17T11:45:53Z","2020","Die arterielle Verschlusskrankheit ist eine der häufigsten Ursachen für Morbidität und Mortalität in den entwickelten Industrieländern. Ein wichtiger Grund für die limitierten Therapieansätze ist das geringe Verständnis der vaskulären Adaptation von Blutgefäßen an sich verändernde hämodynamische und metabolische Verhältnisse (postokklusive Kollateralbildung). Darunter zählen z.B. der Umbau bereits vorhandener Blutgefäße sowie die Neubildung von Kollateralen. Ein gängiges Konzept der arteriellen Okklusion ist, dass prä- existierende Kollateralen adaptieren, um die Perfusion aufrechtzuhalten, solange sich die anfänglich erhöhte Wandschubspannung (WSS) normalisiert. Dieses Konzept wurde jedoch nicht durch kontinuierliche Beobachtungen der morphologischen und hämodynamischen Verhältnisse in lebenden Gefäßen bestätigt. Daher wurden bisher nur sehr begrenzte Kenntnisse über den zeitlichen Verlauf der kollateralen Gefäßantwort gewonnen. Insbesondere die frühe Phase der Kollateralbildung, vom Auftreten des Verschlusses bis zum Beginn der Zellproliferation in der Gefäßwand, ist von kritischer medizinischer Bedeutung. Darüber hinaus ist die Existenz einer Neokollaterale nach einem akuten arteriellen Verschluss noch umstritten. Ziel dieser Studie ist es daher, den Zusammenhang zwischen dem Durchmesser einer vorbestehenden Kollateralen und der WSS während der frühen Phase der Adaptation nach akuter Mikrookklusion in der Chorioallantoismembran (CAM) befruchteter Hühnereier zu bestimmen. Hierfür wurde eine Software entwickelt um Geschwindigkeiten des Blutflusses in den Gefäßen der CAM zu bestimmen (Siehe Publikation III (P3) aus Inhaltsverzeichnis). Es wurden drei Hauptpunkte in Bezug auf die Geschwindigkeitsmessung adressiert: Registrierung der Videos, Segmentierung von Blutgefäßen und die Messung von Blutkörperchengeschwindigkeiten. Diese Software wurde an CAM-Videos mit verschiedenen Bildraten getestet und als robuste Software zur Messung von Blutgeschwindigkeiten etabliert. Die Struktur und die Hämodynamik der CAM-Mikrovaskulatur wurden intravitalmikroskopisch untersucht (siehe Veröffentlichung II (P2) aus dem Inhaltsverzeichnis). Am Tag 14 (E14) der Embryonalentwicklung des Hühnereis würde das CAM-Mikrogefäßsystem in interdigitaler Weise angeordnet und mit einem dichten Kapillarnetz verbunden, welches die terminalen und prä-terminalen Gefäße miteinander verbindet. Die Ergebnisse zeigen ein proportionales Verhältnis der arteriellen Blutflussgeschwindigkeiten zum Gefäßdurchmesser. Damit einher geht eine konstante WSS entlang der arteriellen Gefäßbäume, was eine Anpassung der Arteriolendurchmesser an die WSS nach Murrays Gesetz nahelegt. Dieser Befund basiert auf direkten hämodynamischen Messungen und kann nur schwer von einfachen morphologischen Betrachtungen abgeleitet werden. Der sogenannte ""Junctional Exponent"" bei divergierenden Verzweigungen betrug 2,05 ± 1,13 im Gegensatz zu 3, wie nach Murrays Gesetz vorausgesagt. Der frühe kollaterale Umbau und die Neokollateralbildung nach akuter Mikrookklusion wurden dann in der CAM untersucht (siehe Veröffentlichung I (P1) aus dem Inhaltsverzeichnis). Die Durchmesser der vorbestehenden Kollateralen verringerten sich unmittelbar nach dem Verschluss, stiegen dann mit einer Zeitkonstante von 2,5 ± 0,8 h an und erreichten etwa 7 h nach dem Verschluss ein Plateau von bis zu 60% über der Grundlinie. Hierbei veränderte sich der vaskuläre Tonus bis zu 24 h nach Okklusion nicht signifikant. Damit ging zunächst eine unmittelbare Zunahme WSS einher, welche dann linear bis ungefähr 12 Stunden nach der Okklusion wieder abnahm. WSS-Änderung und Durchmesseränderungsrate wiesen eine Zwei-Phasen-Verlauf auf. Phase I war gekennzeichnet durch einen ständig wachsenden Durchmesser mit erhöhter WSS, während in Phase II ein anhaltender Kollateral-Durchmesser mit über der Basislinie erhöhter WSS vorlag. Zusätzlich wurde die Bildung einer Neokollaterale 23 Stunden nach der Okklusion in einer zur Okklusionsstelle angrenzender Region beobachtet. Sie könnten sich aus dem Kapillarplexus der CAM entwickelt haben. Eine erhöhte WSS könnte ebenfalls der zugrundeliegende Stimulus für diesen Prozess sein. Zusammenfassend findet in CAM-Kollateralen innerhalb von 24 Stunden nach der Okklusion ein schneller struktureller Umbau statt. Dieser Umbau könnte durch lokale WSS und andere Regulatoren innerhalb des mikrovaskulären Netzwerks vorangetrieben werden. Der zeitliche Verlauf zwischen der Bildung von Neo-Kollateralen und Umbauprozessen von Kollateralen ist ähnlich, der Stimulus für die Bildung von Neokollateralen in angrenzenden Regionen der Okklusionsstelle könnte ebenfalls die erhöhte WSS sein.","Arterial occlusive disease is the leading cause of morbidity and mortality throughout the developed world but current clinical treatment has yielded a less than satisfactory outcome.One reason for this limited success in treatment stems from a poor understanding of the process of vascular adaptation to a changing hemodynamic and metabolic environment. This mechanism underlies post-occlusive collateral formation including pre-existent collateral remodeling and neo-collateral formation. It is an often stated concept that following arterial occlusion, pre-existent collaterals adapt to maintain the perfusion until initially elevated wall shear stress (WSS) normalizes. This concept, however, has not been corroborated by continuous observations of the morphological and hemodynamic changes in living vessels. In particular, the early phase of collateral adaptation, from the occurrence of occlusion to the beginning of cell proliferation in the vascular wall, is of critical clinical significance due to the limited time frame tissues undergoing ischemia can withstand. This early collateral remodeling, however, has been understood even less. In addition, existence of neo-collateral formation after acute arterial occlusion is still under debate. Therefore this study aimed to determine by continuous microscopic observation the relationship between diameter of pre-existent collaterals and WSS during early adaptation and the occurrence of neo-collateral formation in the chick chorioallantoic membrane (CAM) after acute micro-occlusion. To this end, a software was developed for repeated measurement of blood cell velocity in CAM (see publication III (P3) from Table of Contents). Three major issues concerning velocity measurement from in vivo videos were addressed including registration of video frames, segmentation of blood vessels and measurement of blood cell velocities. This software tool was tested on CAM videos with various frame rates and was revealed to be a robust software in measuring blood velocities. The structure and hemodynamics of CAM microvasculature were studied using intravital microscopy (see publication II (P2) from Table of Contents). On embryonic day 14 (E14), CAM microvasculature was observed to be arranged in an interdigitating fashion with a dense capillary mesh interconnecting the terminal and pre-terminal vessels. Our results revealed a proportionality of arteriolar velocity to vessel diameter and thus an approximate constancy of WSS throughout the arteriolar trees, suggesting adaptation of arteriolar diameters to WSS according to Murray’s law. This finding based on direct hemodynamic measurements cannot be derived from simpler morphological assessments. The so called “junctional exponent” at divergent bifurcations was 2.05 ± 1.13 in contrast to 3 as predicted by Murray’s law. Early collateral remodeling and neo-collateral formation following acute micro-occlusion were then studied in CAM (see publication I (P1) from Table of Contents). Diameters of pre-existent collaterals exhibited an immediate decrease upon occlusion, then increased with a time constant of 2.5 ± 0.8 h and reached a plateau of up to 60% above baseline approximately 7 h post-occlusion. Vascular tone in the same vessels showed insignificant change through 24 h post-occlusion. Correspondingly, WSS exhibited an immediate increase upon occlusion and then decreased linearly to the baseline approximately 12 h post-occlusion. WSS change and diameter change rate exhibited a two-phase reaction. The first phase featured an ever-expanding diameter with elevated WSS while in phase two, collateral diameter reached and persisted at a plateau level despite the sustained elevation of WSS. In addition, neo-collateral formation was observed by 23 h post-occlusion in the region adjacent to the occlusion site. Those newly formed collaterals might have developed from the capillary plexus in CAM. In summary, CAM arteriolar collaterals undergo rapid collateral remodeling (<24 h) following acute occlusion. WSS might play a central role in regulating this process but other stimuli transferred from elsewhere in the CAM vascular network might also be contributing factors. Neo-collaterals form adjacent to the occlusion site within the same time frame and might have been created by the remodeling of pre-existent capillary meshes in CAM.","76","https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/27207||http://dx.doi.org/10.17169/refubium-26963","urn:nbn:de:kobv:188-refubium-27207-0","eng","http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen","600 Technology, Medicine, Applied sciences::610 Medical sciences; Medicine::610 Medical sciences; Medicine","microvascular collateral||micro-occlusion||chick chorioallantoic membrane","Time course of early microvascular collateral remodeling and neo-collateral formation after acute micro-occlusion in chick chorioallantoic membrane","Zeitverlauf eines frühen mikrovaskulären Kollateralumbaus und neokollateraler Bildung nach akuter Mikrookklusion in der Chorioallantoismembran befruchteter Hühnereier","Dissertation","free","open access","accept","Text","Charité - Universitätsmedizin Berlin","supported by Marie Curie grant from the European Commission"