Modifikation der Makrophagen-Aktivität durch Extrakorporale Stoßwellentherapie in einem dreidimensionalen Hautmodell
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Abstract
Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Entwicklung eines 3D-Gewebemodells, das die
Untersuchung molekularer Mechanismen nach einer Behandlung mit extrakorporalen
Stoßwellen in einem belastbaren Versuchsansatz ermöglicht. Ziel war es, ein Modell zu
schaffen, das die physiologischen Bedingungen der menschlichen Haut realitätsnah simuliert
und gleichzeitig die Kultivierung sowie Behandlung humaner Makrophagen erlaubt. Darüber
hinaus wurde der Einfluss der ESWT auf die Polarisierung humaner Makrophagen in dem
zuvor etablierten Kollagengel-Modell genauer untersucht.
Unter den zuvor definierten Voraussetzungen wurden in dieser Arbeit zwei Modelle auf ihre
Anwendbarkeit hin untersucht. Dabei zeigte sich die Verwendung einer Kollagenmembran als
Scaffold für Makrophagen sowohl in Mono- als auch in Tri-Kultur als nicht praktikabel. In dem
durchgeführten Versuchsaufbau konnten in der abschließenden mikroskopischen Analyse
keine Makrophagen in den Matrices nachgewiesen werden. Dagegen erbrachte die
Kultivierung von Fibroblasten und HUVECs in Bi-Kultur vielversprechendere Ergebnisse.
Beide Zellpopulationen zeigten innerhalb der Kollagenmembran nachweislich eine Aktivität.
Die Fibroblasten migrierten innerhalb der 21 Kulturtage fast vollständig durch die Membran.
Zudem konnten durch die HUVECs ausgebildete flächige interzelluläre Vernetzungen in der
Fluoreszenzmikroskopie nachgewiesen werden.
Das eingesetzte Modell auf Basis eines bovinen Kollagengels zeigte im Hinblick auf die
Möglichkeit zur Untersuchung mechanischer Stimuli in einem dreidimensionalen
Gewebeverbund vielversprechende Ergebnisse. Das enthaltene Kollagen Typ I, ein zentraler
Bestandteil der EZM menschlicher Haut, schafft hierfür ideale Bedingungen. Zudem überzeugt
das verwendete Hydrogel durch die einfache Handhabung in der Zellkultur. Die Zellen konnten
problemlos in Suspension gebracht und anschließend gleichmäßig in dem gesamten Volumen
des ausgehärteten Kollagengels verteilt werden. Die verwendeten Makrophagen konnten zwei
Tage in der Kollagenmatrix kultiviert und anschließend mithilfe einer Kollagenase-Lösung aus
dem Gel isoliert werden. Zudem wurde nachgewiesen, dass die in dem Gel kultivierten
Makrophagen durch adäquate Stimuli, wie IL-4, erfolgreich umpolarisiert werden können.
Diese Erkenntnis ist von großer Bedeutung für die weitere Analyse der Wirkung von
extrakorporalen Stoßwellen ESWT auf Makrophagen.
Allerdings zeigte eine einmalige Applikation von ESWT keine signifikante Veränderung der
untersuchten Oberflächenmoleküle auf den Makrophagen. Um den Einfluss der ESWT auf
Makrophagen sowie die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen besser zu verstehen,
sind weitere Studien erforderlich. Einen vielversprechenden Ansatz bietet dabei die Analyse
in einer Bi-Kultur aus Makrophagen und Fibroblasten.