Die Rolle CD34-positiver und KDR-positiver endothelialer Progenitorzellen bei Patienten mit pulmonaler Hypertonie

Abstract

Die pulmonale Hypertonie (PH) ist eine Lungengefäßerkrankung, die durch eine Druck- bzw. Widerstandserhöhung der Gefäße des kleinen Kreislaufs charakterisiert ist. Pathogenetisch kommt es bei der pulmonalarteriellen Hypertonie (PAH) zu einem Gefäßremodeling mit konsekutiver Lumenverengung, welches durch eine Intimaproliferation, eine Hypertophie und Hyperplasie der Tunica media sowie eine Verdickung der Adventitia gekennzeichnet ist. Endotheliale Progenitorzellen (EPC), die eine entscheidende Rolle bei der postnatalen Neovaskularisierung und Reendothelialisierung beschädigter Zellen spielen, scheinen auch an pathophysiologischen Prozessen der PH beteiligt zu sein.Aufgrund erster erfolgsversprechender Ergebnisse sowohl experimenteller als auch klinischer Studien über den therapeutischen Nutzen von EPC bei PH besteht ein wachsendes Interesse an dieser Zellpopulation. Jedoch ist die genaue Funktion der EPC in den pathophysiologischen Prozessen der PH bisher nicht eindeutig geklärt. Die vorliegende Arbeit sollte dazu dienen, die Bedeutsamkeit der EPC (hier definiert als CD34-positive und KDR-positive Zellen) bei Patienten mit PH weiter zu klären. Hierzu wurden 80 Patienten mit PH rekrutiert [pulmonalarterielle Hypertonie (PAH): n = 39, chronisch thromboembolische pulmonale Hypertonie (CTEPH): n = 28, pulmonale Hypertonie mit unklarem oder multifaktoriellem Mechanismus (unklare PH): n = 13]. Die Zahl an im Blut zirkulierender EPC wurde durchflusszytometrisch bestimmt. Es wurde zunächst untersucht, ob sich die Anzahl an EPC bei Patienten mit PH verschiedener Ätiologien untereinander und im Vergleich zu einem Kontrollkollektiv (n = 9) unterscheidet. Es ließen sich, analog zu Ergebnissen einiger bisher veröffentlichter Studien, statistisch signifikant erhöhte relative EPC-Anzahlen bei Patienten mit PAH und CTEPH im Vergleich zu einer Kontrollgruppe feststellen (PAH vs. Kontrollgruppe: p = 0,043; CTEPH vs. Kontrollgruppe: p = 0,046; jeweils Mann-Whitney-Test). Im Vergleich der einzelnen Patientengruppen untereinander zeigten sich keine signifikanten Unterschiede in der relativen Zahl der EPC.Weiterhin wurde untersucht, ob die relative Anzahl an EPC in einem Zusammenhang mit dem Schweregrad der Erkrankung (bestimmt anhand des 6-Minuten-Gehtests, des Laborparameters BNP und den hämodynamischen Parametern pulmonalarterieller Mitteldruck, Herzzeitvolumen- Index und pulmonaler Gefäßwiderstand- Index) steht. Es ließ sich jedoch keine statistisch signifikante Beziehung in den einzelnen Patientengruppen nachweisen mit Ausnahme einer statistisch signifikanten inversen Korrelation des BNP-Spiegels und der relativen EPC-Zahl bei Patienten mit CTEPH. Zuvor veröffentlichte Studien zeigten diesbezüglich gegensätzliche Ergebnisse. Auch ließ die initial bestimmte relative Anzahl an EPC keine Aussagen über den Verlauf der Erkrankung (prozentuale Veränderung oben genannter klinischer Parameter über einen bestimmten Zeitraum) zu.Die Ergebnisse dieser Arbeit spiegeln den widersprüchlichen gegenwärtigen Forschungsstand zur Rolle der EPC bei PH wider. Dies beruht nicht zuletzt darauf, dass bisher weder eine allgemeingültige Definition dieser heterogenen Zellpopulation, noch eine standardisierte Methode zu deren Identifikation existiert. Es bedarf somit einer Reihe weiterer Untersuchungen, bevor eine zellbasierte Therapiealternative für Patienten mit PH etabliert werden kann. Background: Pulmonary hypertension (PH) is a progressive disease of the lung vasculature characterized by an increased pressure and resistance of the pulmonary vessels. In pulmonary arterial hypertension (PAH) pathogenesis, vascular remodeling processes defined by intimal proliferation, hypertrophy and hyperplasia of the tunica media and adventitial thickening lead to a narrowing of vascular lumen. Endothelial progenitor cells (EPCs) contributing to postnatal neovascularization and reendothelialization are also supposed to be involved in pathophysiologic processes and genesis of PH as well.Due to promising first results of both experimental and clinical studies on the therapeutic benefit of EPCs, there has been growing interest in this cell population. However, the exact role of EPCs in pathophysiology of PH remains somewhat unclear to date. Methods and Results: The aim of this study was to investigate the role of CD34+KDR+ cells in patients with PH. In total 80 patients suffering from PH [PAH: n = 39, chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH): n = 28, PH with unclear and/or multifactorial mechanisms: n = 13] were recruited. Flow cytometry was used to determine the number of circulating EPCs. In a first step the number of (circulating) EPCs in PH patients of different etiology were compared both to each other and to healthy controls (n = 9). In accordance with the results of some of the studies done so far, significantly increased numbers in the relative count of EPCs were found in patients with PAH and CTEPH in comparison to the control group (PAH vs. control group: p = 0,043; CTEPH vs. control group: p = 0,046; Mann-Whitney-Test in each case). However, no significant difference in the relative count of EPCs amongst the patient groups themselves was determined.Then the relationship between the relative count of CD34+KDR+ EPCs and disease severity was investigated, determined by the 6-minute walking test, biochemical marker BNP and hemodynamic parameters such as mean pulmonary arterial pressure, cardiac index and pulmonary vascular resistance index. However, no evidence for a statistically significant relationship between those parameters and cell counts was found, apart from a significant inverse correlation between BNP levels and relative count of EPCs in CTEPH patients. Previously published studies showed quite contrary results in this respect. Furthermore, the initial relative count of EPCs did not allow any predictions on the progress of the disease, taking into account the percentage of change in the clinical parameters mentioned above over a defined period of time.Conclusions: The findings of this study reflect the discordant results of the current state of research on the role of EPCs in PH. This is not least due to the lack of both a precise definition of this heterogeneous cell population and a standardized method of identifying EPCs.Conclusively, the importance of EPCs in PH remains unclear and needs further investigation before an EPC-based therapy can be established.