Herstellung eines funktionalen Mundschleimhaut-Äquivalents zur personalisierten Gewebe-Rekonstruktion
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In der rekonstruktiven Chirurgie stellt eine in vitro-generierte Mundschleimhaut als Transplantat bei Gewebedefekten eine Alternative zu autologem Gewebe dar. Diese Arbeit befasste sich mit der Herstellung und Analyse eines funktionalen Mundschleimhaut-Äquivalents zur personalisierten Gewebe-Rekonstruktion. Dabei wurde die Ausbildung einer effizienten Blutgefäßversorgung des Gewebes (Prävaskularisierung) sowie die Stimulation der Epithelausbildung angestrebt. Für die Herstellung des Mundschleimhaut-Äquivalents wurden primäre Fibroblasten, Endothelzellen und Epithelzellen aus Patientinnen- und Patienten-Gewebe isoliert und als Tri-Kultur auf einer Kollagenmatrix kultiviert. Damit die Herstellung des Gewebe-Äquivalents in einer klinischen Anwendung individuell an die Patientinnen und Patienten angepasst werden kann, wurde die Verwendung von endothelialen kolonieformenden Vorläuferzellen (ECFC) aus Vollblut mit der etablierten Anwendung von humanen dermalen mikrovaskulären Endothelzellen (HDMEC) aus juveniler Vorhaut verglichen. Bei der Analyse der interzellulären, parakrinen Kommunikation zeigte sich, dass die Kultivierung mit Epithelzellen im Mundschleimhaut-Äquivalent eine Herunterregulierung der Sekretion einer Vielzahl verschiedener Zytokine, wie VEGF, eNOS und Angiopoietin-2 verursachte. Es ließ sich kein wesentlicher Unterschied zwischen HDMEC und ECFC feststellen. Trotz der geringeren Zytokin-Verfügbarkeit bildete sich durch die Fibroblasten eine extrazelluläre Matrix aus. Die HDMEC erzeugten an Kulturtag 33 eine oberflächliche Prävaskularisierung der Kollagenmatrix. Zur Erzeugung einer tiefen Vaskularisierung sollte ein chemotaktischer Reiz mittels kontrolliertem Aufbruch von Wachstumsfaktor-beladenen Nanopartikeln gesetzt werden, was sich jedoch als nicht anwendbar herausstellte. Die potenzielle Gewebeintegration wurde in ovo untersucht. Die oberflächliche Prävaskularisierung unterstützte die Epithelausbildung und -Erhaltung des Mundschleimhaut-Äquivalents in ovo. Dabei zeigten die ECFC ein vergleichbares Verhalten wie die HDMEC. Eine Prävaskularisierung kann somit auch mit ECFC erreicht werden. An Kulturtag 33 zeigte sich eine deutliche Epithelschicht. Eine Basalmembran war ohne eine zusätzliche Stimulation nicht nachweisbar. Durch die Anwendung einer extrakorporalen Stoßwellentherapie (ESWT) an Kulturtag 19 konnte die in vitro-Ausbildung der Basalmembran sowie eine stärkere Ausprägung und Differenzierung des Epithels unterstützt werden. Bei Bi-Kulturen mit Fibroblasten und Epithelzellen führte die in vitro-Anwendung der ESWT zu einer besseren Epithelerhaltung während der in ovo-Kultivierung im Vergleich zu unbehandelten Kulturen. Bei prävaskularisierten Mundschleimhaut-Äquivalenten führte die ESWT-Anwendung allerdings zu einer gegenseitigen Hemmung der Endothelzellen und der Epithelzellen in ovo. Eine erfolgreiche Kombination der Prävaskularisierung und der ESWT-Anwendung könnte das effiziente Einwachsen, Überleben und die Funktionalität des Mundschleimhaut-Äquivalents in in vivo-Anwendungen gewährleisten. Insgesamt konnte im Rahmen dieser Arbeit eine deutliche Verbesserung von patientinnen- und patientenindividuellen Mundschleimhaut-Äquivalenten für den autologen Gewebeersatz erzielt werden.