Characterization of TEMRA-Subsets in patients that suffer from severe aortic valve stenosis and the investigation of two different treatments regarding the adaptive immune system

Die Aortenklappenstenose ist die häufigste Herzklappenerkrankung in westlichen Ländern und zugleich die dritt häufigste kardiovaskuläre Erkrankung nach der koronaren Herzerkrankung und Bluthochdruck. Ihre Prävalenz steigt mit zunehmendem Alter, was zu einem Auftreten der Erkrankung bei ca. 5 % aller über 75-jährigen führt. Die aktuelle Literatur zeigt, dass die Aortenklappenstenose kein passiver degenerativer Prozess ist, sondern viel mehr aktiv von inflammatorischen Mechanismen beeinflusst wird. Eine detaillierte immunologische Charakterisierung von Patienten, die an Aortenklappenstenose erkrankt sind ist daher von großer Relevanz, Ziel dieser Arbeit ist die differenzierte Untersuchung von TEMRA-Zellen und deren potentieller Subsets. Da diese Zellen bereits in verschiedenen Studien mit der Aortenklappenstenose in Zusammenhang gebracht werden konnten, wurden TEMRA- Zellen sowohl in gesunden als auch in Patienten mit schwerer Aortenklappenstenose untersucht. Sie zeichnen sich durch ein hohes proinflammatorisches Potential sowie die Fähigkeit zur antigenunspezifischen Migration in entzündliches Gewebe. Da TEMRA-Zellen in der aktuellen Literatur nicht einheitlich beschrieben sind, wurden in dieser Arbeit verschiedene potentielle funktionelle- und phänotypische TEMRA-Zell- Definitionen bestimmt und analysiert. Dies wurde durch die Bestimmung verschiedener Subpopulationen unter Verwendung TEMRA-assoziierter Marker wie CCR7, CD45RA, CD57 und CD28, realisiert. Hierfür wurde das Blut von gesunden Probanden sowie Patienten mit schwerer Aortenklappenstenose untersucht. Die Ergebnisse des ersten Teils dieser Arbeit zeigen, dass es sich bei den untersuchten TEMRA-Subpopulationen nicht um eine einheitliche Zellpopulation handelt, sondern vielmehr um funktionell als auch phänotypisch unterschiedliche Zellen. Dies ist im Hinblick auf den Vergleich bisher bestehender Daten von großer Bedeutung, besonders im Kontext immunassoziierter Erkrankungen. Eine klare Definition von TEMRA-Zellen ist in zukünftigen Studien daher unerlässlich. Ein weiterer Teil dieser Arbeit bestand in der vergleichenden Untersuchung zweier aktueller Behandlungsverfahren der Aortenklappenstenose im Hinblick auf mögliche Veränderungen im immunologischen Geschehen. Der Goldstandard zur Therapie der Aortenklappenstenose ist aktuell der chirurgische Klappenersatz, bei dem das pathologische Klappenmaterial vollständig entfernt wird. Eine alternative Behandlung ist der Transarterielle Aortenklappenersatz. Hier wird mithilfe eines Katheters eine neue Klappe über das alte Klappengewebe gespannt. Das pathologisch veränderte Klappenmaterial verbleibt im Körper des Patienten. Es wird angenommen, dass das im Körper verbliebene Klappenmaterial ein Trigger für proinflammatorische Prozesse im Körper sein könnte. Die vergleichende Untersuchung der zwei unterschiedlichen Behandlungsverfahren im Hinblick auf das adaptive Immunsystem ergab einen kurzfristigen interventionsbedingten Unterschied. Patienten, die einen chirurgischen Aortenklappenersatz erhielten, zeigten im Vergleich zu TAVI-Patienten eine stärkere Aktivierung des Immunsystems innerhalb der ersten Woche nach dem Eingriff. Langfristig zeigten sich jedoch keine signifikanten Unterschiede, sodass die Hypothese, verbliebenes Klappenmaterial in TAVI-Patienten könne langfristig einen Einfluss auf das immunologische Geschehen haben, nicht bestätigt werden konnte.The severe aortic valves stenosis ist the most frequent heart valve disease as well as the third most prevalent cardiovascular disease besides coronary heart disease and hypertension in western counties. Its incidence increases with age, leading to a frequency of five percent in the population of over 75 year old people suffering from the aortiv valve stenosis. Without treatment there is only a poor prognosis for those patients. The actual literature revealed that Aortic valve stenosis is not only a passive degenerative process, but rather more actively controlled by immunological mechanisms. Therefore a detailed immunological analysis of aortic valve stenosis patients is is of high importance. The aim of the study is to characterize a special type of t cells, that were shown to be associated with the pathogenesis of the aortic valve stenosis, named TEMRA, terminally differentiated effector t cells. TEMRA-cells are characterized by their high proinflammatory potential in combination with the ability to migrate antigen unspecificly into inflammatory sites In literature TEMRA-cells are defined in different ways using diifferent surfacemarkers for phenotyping. This prevents a precise comparison of existing data in the context of immunological induced or influenced diseases. TEMRA specific cell surface markers are CCR7,CD45RA,CD57 and CD28, that were also used in this study to analyse different temra subpopulations regarding their function and phenotyp. For this we analyzed periphal blood of aortic valve stenosis patients and control patients. The results of this work show that the analysed temra subpopulationes are not all the same cells, but show rather more a functional and phenotypical heterogenous cellpopulations. So this is important especially in comparing data, when talking about temra cells. A further part of this thesis was to compare two different treatments of the aortiv valve stenosis in regard of potential impact on cells of the adaptive immune system. Surgical treatment is still considered as the common first line therapy, including the use of the heart-lung-support. During surgery the pathologically transformed valve tissue is totally removed and replaced. An alternative treatment nowadays is TAVI (transaortic valve implantation), a catheter based intervention. TAVI is used for patients, that are excluded from surgery. These patients have a higher surgical risk, due to their age or other comorbidities. By using TAVI a new valve is overlaid the old valve, so that the old pathological valve tissue remains in the patients body. The hypothesis of this investigation is to proof if the remaining valve tissue could show inflammatory activity and act as a trigger to long lasting systemic inflammation, even after intervention. To proof that periphal blood of TAVI treated and surgical treated patients was investigated before intervention, and also one and five days after intervention and for long term analyses three and six month after treatment. The comparing investigation of the adaptive immune system after tavi and surgical treatment do not show significantly differnces on long term. There is only shown a difefrnce directly after treatment, whereat we see an icreased activation of the immune system in surgical treatments. So the hypothesis, that the remaining valve tissue could have an impact on the adaptive immune system on long term could not be proved in this study