Präklinische kutane topische Wundbehandlung mit Hypoxie-präkonditionierten autologen Blut
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Chronische Wunden haben eine hohe Prävalenz bei Diabetes mellitus-, bei bettlägerigen Patienten oder treten in Folge von Durchblutungsstörungen oder in Zusammenhang mit anderen Erkrankungen auf. Allein in Deutschland leiden insgesamt ca. 3-4 Millionen Menschen im Jahr an einer chronischen Wunde. Die chronische Wunde stellt nicht nur ein medizinisches Problem dar, sondern ist auch aufgrund hoher Behandlungskosten von enormer ökonomischer Bedeutung und ein großes gesellschaftliches Problem. In dieser Studie wurde ein innovatives Verfahren der Wundtherapie nach ausführlichen in vitro Vorarbeiten in einem porcinen Wundmodell untersucht. Dabei wird die Effektivität von Hypoxie induzierten Sekretomen (HIS) zur Reaktivierung und Beschleunigung der Wundheilung getestet. HIS soll aus autologen peripheren Blutzellen (PBCs) gewonnen werden, die durch extrakorporale Wundsimulation (EWS), d.h. Konditionierung von PBCs unter Hypoxie aktiviert werden. Die Nutzung körpereigener Ressourcen zur Wundheilung wird zunehmend zu einem interessanten Forschungsgebiet der regenerativen Medizin. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung der topischen Applikation von autologem porzinem Hypoxie präkonditioniertem Serum-Hydrogel (HPS-H) auf die Wundheilung in einem Schweine-Wundmodell nach 6, 10, 14 und 21 Tagen untersucht. Porzines HPS zeigte eine 2,8-fache Erhöhung der VEGF- Konzentration gegenüber normalem Serum (NS), welches in einer Hydrogel-Trägermatrix (HPS-H) kontrolliert abgegeben werden kann. Ebenso fördert porzines HPS die Gefäßbildung mit humanen umbilikalen Endothelzellen (HUVECs) im Tube-Formation Assay. HPS-H wurde mit den Behandlungsgruppen normales Serum-Hydrogel (NS-H), Hydrogel (H) und keine Behandlung (NT) verglichen. Am 10. postoperativen Tag war die Wundkontraktion mit HPS-H um das 4,6-fache, die Epithelialisierung um das 1,6-fache und der Gesamtwundverschluss um das 1,8-fache signifikant erhöht. HPS-H zeigte einen Wundverschluss von >90% bereits am Tag 14, während die Wunden der anderen Gruppen am Tag 21 eine vollständige Heilung zeigten. Die Untersuchungen mit der Hyperspektral Kamera zeigten eine höhere oberflächliche Gewebesauerstoffsättigung (stO2)und höhere Durchblutung tieferer Gewebeschichten (NIR Index) von mit HPS-H behandelten Wunden. Immunhistochemische Färbungen von Wundbiopsien ergaben eine zeitspezifische höhere Expression von Blutgefäßen (CD31), Lymphgefäßen (LYVE-1) und Myofibroblasten (Alpha- SMA) in der HPS-H-Gruppe. Diese Ergebnisse zeigen, dass die topische Anwendung von HPS sicher ist und die dermale Wundheilung bei autologer Verwendung in Schweinen beschleunigen kann. Diese präklinischen Ergebnisse bilden eine Grundlage für die humane klinische Anwendbarkeit. Durch unser Verfahren gewonnene Wachstumsfaktorenmischungen könnten ebenso in anderen Bereichen zum Einsatz gebracht werden, wie 1) dem Tissue Engineering, 2) zur Steigerung der Transplantatvolumina (z.B. beim Lipofilling in der Plastischen Chirurgie) oder 3) dazu, das Einheilen von Transplantaten in beschädigten Geweben zu verbessern (z.B. bestrahltes Gewebe; chronische/ischämische Wunden; Verbrennungen).
