Interaktion hämodynamischer und metabolischer Parameter bei Angiogenese und Angioadaptation

Abstract

Die strukturelle Adaptation der Gefäßbetten ist mit funktioneller Anpassung, bedingt durch Interaktionen rheologischer, metabolischer, hämodynamischer und molekularer Faktoren, assoziiert. Infolgedessen wachsen Gefäße oder werden zurückgebildet, was eine sich ständig ändernde Sauerstoffverteilung zur Folge hat. Aufgrund der engen Beziehung zwischen dem Sauerstoffangebot und der Angioadaptation, ist die Bestimmung lokaler Sauerstoffkonzentration von sehr großer Bedeutung. Um die lokale Sauerstoffsättigung (SO2) messen zu können, wurde eine nichtinvasive multispektrale Methode entwickelt. Dieses Verfahren macht sich die Unterschiede in den Absorptionscharakteristika zwischen Oxy- und Desoxyhämoglobin für die Messung von SO2 und Hämatokrit während Intravitalmikroskopie zunutze. Die Sauerstoffsättigung und der Hämatokrit wird zweidimensional kartiert, die Kalkulation der Werte und die Erstellung der Bilder erfolgt mithilfe einer Software, die speziell zu diesem Zweck entwickelt wurde (Saturation of Oxygen Analysis Program=SOAP). Weiterhin wurde ein mathematisches Modell ausgearbeitet, das die Flusseigenschaften der roten Blutzellen beschreibt . Eine Analyse ausgewählter, für die Angioadaptation relevanter, Gene wurde durchgeführt.

The structural adaptation of vascular beds is associated with functional alignment caused by the interaction of hemorheology, metabolics, hemodynamics and gene expression. In consequence, vessels grow or degenerate, resulting in an altered oxygen distribution in vascular networks. Because of the close connection between oxygen availability and angioadaptation, the local oxygen saturation in microvessels is of prime importance for intravital studies in terminal vascular beds. In order to obtain vital status of tissues at the local level a non invasive multispectral approach was developed. This method based on differences in absorption spectra between oxygenated and deoxygenated haemoglobin and allows oxygen saturation (SO2) and hematocrit measurement during trans- and epi-ilumination intravital microscopy. The SO2 and hematocrit values as 2D map of area under investigation could be calculated using for this purpose developed analysis software (SOAP). This technique allows generation of intravascular SO2 and hematocrit images for all vessels in a microscopic field of view in vivo in different tissues and under different conditions. Furthermore a two-dimensional computer simulation to predict trajectories of single red blood cells was developed, since rheological behaviour of erythrocytes influence oxygen distribution. Supplementary an analysis angioadaptation related genes VEGFA, TIE2, ANG2 and ADAMTS was carried out.