Abdominale Aortenaneurysmen (AAA) zählen zu den kardiovaskulären Erkrankungen mit potentiell lebensgefährlichen Folgen. Obwohl die Ruptur von AAAs die dritthäufigste Ursache für ein plötzliches Versterben darstellt, hinter Herzinfarkten und Schlaganfällen, sind sowohl die genauen Ursachen als auch die pathologischen Mechanismen der Entwicklung von Aneurysmen noch weitetestgehend ungeklärt. Da die Zahl an Patienten mit dieser irreversiblen Erweiterung der infrarenalen Aorta in den letzten Jahren konstant zugenommen hat, werden neue Ansätze in der Diagnostik und Behandlung von AAAs dringend benötigt. Derzeit stehen in der klinischen Praxis verschiedene bildgebende Verfahren zur Diagnose von abdominalen Aortenaneurysmen zur Verfügung, darunter Ultraschall, Computertomographie und Magnetresonanztomographie. Bisher erfolgt die Diagnosestellung durch das Vermessen des Aortendurchmessers. Seit mehrere Studien gezeigt haben, dass sich der Durchmesser der Aorta diagnostisch und vor allem prognostisch für die weitere Entwicklung des Aneurysmas als sehr begrenzt erweist, hat die molekulare Bildgebung - die es ermöglicht, Veränderungen innerhalb der Aortenwand auf molekularer Ebene zu beurteilen - an Bedeutung gewonnen. Das Ziel unserer Studien war es daher, die Anwendbarkeit der molekularen MRT Bildgebung für die Visualisierung und Charakterisierung von AAAs in einem Mausmodell mit verschiedenen molekularen Sonden zu untersuchen. Einerseits konnten durch den Einsatz einer Gadolinium-basierten Sonde, welche spezifisch an elastische Fasern bindet, die pathologischen Veränderungen der extrazellulären Matrix dargestellt und darüber hinaus quantifiziert werden. Andererseits konnten durch die gleichzeitige Verabreichung von Eisenoxidpartikeln, die Entzündungsprozesse während der AAA-Entwicklung zeitgleich in derselben MRT Untersuchung evaluiert werden. Darüber hinaus konnte eine zukünftige Ruptur der Gefäßwand anhand der kombinierten Informationen beider molekularer Sonden zuverlässig vorhergesagt werden. Die molekulare MRT Bildgebung hat das Potenzial, nicht nur die Diagnostik und Risikostratifizierung von AAAs zu verbessern, sondern auch die Beurteilung des Ansprechens auf Therapien. Daher war das Ziel unserer zweiten Studie, die molekulare MRT Bildgebung zur Beurteilung der therapeutischen Wirkung eines Interleukin-1β (IL-1β) Antikörpers auf die Bildung von AAAs zu untersuchen. Durch den Einsatz der Elastin-spezifischen Sonde, konnten die entzündungshemmenden Effekte des IL-1β Antikörpers innerhalb der Aortenwand bereits frühzeitig visualisiert und quantifiziert werden. Die Hemmung des proinflammatorischen Zytokins IL-1β schien die Bildung der AAA im Mausmodell zu verhindern und bietet daher möglicherweise einen neuen therapeutischen Ansatz in der Behandlung von Aortenaneurysmen. Da das derzeitige Management von abdominalen Aortenaneurysmen lediglich eine regelmäßige Überwachung bzw. eine operative Behandlung großer AAAs beinhaltet, würde eine entzündungshemmende pharmakologische Behandlung von AAAs eine wesentliche Verbesserung für die Patienten darstellen. Die Studien zeigen, dass molekulares MRT eine neuartige Bildgebungstechnik mit großem Potenzial zur Verbesserung der Diagnose, Charakterisierung, Risikobewertung und die Beurteilung des Ansprechens auf Therapien von abdominalen Aortenaneurysmen darstellt. Durch die Kombination zweier bildgebender Sonden konnten die beiden Schlüsselprozesse der AAA-Entwicklung, Entzündung und Abbau extrazellulärer Matrixproteine, zuverlässig bewertet werden. Diese neuen bildgebenden Parameter können die bereits etablierten morphologischen Parameter, wie den Aortendurchmesser, ergänzen und somit insbesondere die Vorhersage des Rupturrisikos der Gefäßwand verbessern. Dennoch müssen verschiedene Hindernisse überwunden werden, wie hohe regulatorische Hürden und Kosten sowie die Bewertung der Sicherheitsprofile dieser neuartigen Sonden, um eine zukünftige Umsetzung in die klinische Praxis zu realisieren.
Abdominal aortic aneurysms represent a cardiovascular disease with potentially lifethreatening consequences. Although ruptured AAAs being the third most common cause of sudden death after myocardial infarction and stroke, the exact causes, as well as pathological processes of AAA formation and progression, still remain unknown. Since the number of patients showing this irreversible dilatation of the infrarenal aorta has constantly increased in the last several years, novel approaches for AAA diagnosis and management are required. Currently, there are different imaging techniques available in clinical practice for the diagnosis of abdominal aneurysms by measuring the aortic diameter, including ultrasound, computed tomography and magnetic resonance imaging. Since the aortic diameter was shown to be highly limited as a diagnostic and especially as a prognostic parameter for AAA rupture, molecular imaging which enables the assessment of changes within the aortic wall at a molecular level, has gained in attention. The aim of the present studies was therefore to investigate the feasibility of molecular MR imaging for the visualization and characterization of AAAs in a mouse model using different molecular probes. On the one hand, by using a gadolinium-based probe binding specifically elastic fibers, the pathological changes in the extracellular matrix of the aortic wall were clearly visualized and moreover also quantified. On the other hand, due to the concurrent administration of iron-oxide particles, the inflammatory processes during AAA development could be evaluated in the same MR imaging session. Furthermore, the future rupture of the aneurysmal wall could be reliably predicted based on the combined information from both molecular probes. Molecular MR imaging has the potential not only to improve AAA diagnosis and risk stratification but also the assessment of responses to therapy. Consequently, we have aimed in our second study to investigate molecular MRI for the assessment of the therapeutic effects of an anti-interleukin-1β antibody on AAA formation. Using the elastin-specific probe, the antiinflammatory effects of the IL-1β antibody within the aortic wall could be already early visualized and quantified. The neutralization of the pro-inflammatory cytokine IL-1β seemed to prevent AAA formation in the mouse model and offers therefore a new pathway for AAA treatment. Since the current management of abdominal aneurysm is limited to frequent monitoring until surgical intervention of large AAAs, an anti-inflammatory pharmacological treatment of AAAs would be a substantial improvement for patients. The studies demonstrate that molecular MRI represents a novel imaging technique with potential to improve the diagnosis, characterization, risk assessment and visualization in response to therapy of abdominal aortic aneurysms. By combining two imaging probes, the two key processes of AAA development, inflammation and ECM protein degradation could be reliably evaluated. This new imaging parameters may complement already established morphological parameters, such as the aortic diameter, and may therefore improve especially the prediction of risk of aortic rupture. Nevertheless, various barriers have to be overcome to realize a future translation into clinical practice, including high regulatory hurdles and costs as well as the evaluation of safety profiles of novel imaging probes.
