Veranstaltungsprogramm

Antibiotic resistance is a major healthcare concern, and it is important to identify target molecules that can be used as antibiotic substitutes. One promising candidate is antimicrobial peptides (AMPs). AMPs are defense mechanisms of the innate immune system which exist in almost all living organisms. Research on the AMPs of some amphibians has shown that, in addition to antimicrobial effectiveness, AMPs also exhibit anti-inflammatory and anti-carcinogenic properties. In this study, we identify and characterize AMPs deriving from the skin mucus of the axolotl (Ambystoma mexicanum). After examining the activity spectrum of the AMPs, we synthesized and ranked 22 AMPs according to antimicrobial efficacy by means of a prediction tool. To assess the AMPs’ potential as antibacterial and anticarcinogenic compounds, we performed a minimum inhibitory concentration (MIC) assay for efficacy against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and methicillin-sensitive Staphylococcus aureus (MSSA), and an apoptosis assay on T-47D mammary carcinoma cells. We identified four AMPs that showed significant inhibition of MRSA, of which three also demonstrated anticarcinogenic activity. Gene expression analysis was performed on AMP-stimulated carcinoma cells using a breast cancer-specific RT-PCR array. In cells stimulated with the AMPs, gene expression analysis showed upregulation of many tumor suppressor genes and downregulation of many oncogenes. Overall, our work demonstrates the antimicrobial and anticarcinogenic activity of axolotl-derived AMPs. The results of this work serve as a basis to further investigate the exact mode of action and potential use of axolotl AMPs as therapeutic anticancer or antibiotic agents.

Einführung

Junktionale Epidermolysis bullosa (JEB) ist eine genetische Erkrankung, die durch eine Mutation des LAMB3 – Gens, das für ein Ankerprotein an der dermoepidermalen Übergangszone kodiert, verursacht wird. Wir behandelten einen terminal erkrankten jungen Patienten, der an JEB litt, erstmalig mittels einer kombinierten Gen- und Stammzelltherapie und ersetzten dabei 80% seiner Körperoberfläche mit transgener Haut. Ziel dieser Studie war es, den potentiellen Einfluss der kombinierte Gen- und Stammzelltherapie auf das pathologische Mikrobiom der erkrankten Haut zu verifizieren.

Material und Methoden

Mittels Multiplex qPCR wurde von Hautabstrichen eine Analyse des Hautmikrobioms des JEB-Patienten 72 Monate nach kombinierter Gen- und Stammzelltherapie durchgeführt. Zum Vergleich der mikrobiellen Zusammensetzung wurde das Mikrobiom des JEB-Patienten mit dem von Patienten mit atopischem Ekzem, als Dermatose mit bekanntem Mikrobiom, sowie dem von gesunden Probanden verglichen.

Ergebnisse

Die Analyse von 20 mikrobiellen Spezies zeigte signifikante Unterschiede in der Keimkomposition zwischen chronischen Wunden und dem geschlossenen Hautmantel des JEB-Patienten. Die transgenen Areale wiesen hierbei eine ähnliche pathologische Komposition wie die unbehandelte Haut auf. Während die Haut von gesunden Kontrollpersonen ein breites Staphylococcus, Streptokokken, Corynebacterium und Cutibacterium Spezies beherbergt, überwog auf der Haut des JEB-Patienten eine höhere relative Häufigkeit von Staphylococcus aureus.

Schlussfolgerung

Die Ergebnisse der Mikrobiomanalyse zeigen ein weiterhin pathologisches Keimspektrum nach kombinierter Gen- und Stammzelltherapie des JEB-Patienten. Dabei besteht mit einem überproportionalen Anteil an S. aureus eine für Epidermolysis Bullosa einzigartige Mikrobiomzusammensetzung. Trotz der persistierenden Dysbiose bestehen in den therapierten Arealen vollständig intakte physiologische und strukturelle Integrität ohne Blasenbildung. Dies steht im Gegensatz zu den nicht therapierten Arealen, die weiterhin chronische Blasenbildung aufweisen.

Large skeletal muscle defects owing to trauma or following tumor extirpation can result in substantial functional impairment. Purified exosomes are now available clinically and have been used for wound healing. The objective of this study was to evaluate the regenerative capacity of commercially available exosomes on an animal model of volumetric muscle loss (VML) and its potential translation to human muscle injury. An established VML rat model was used. In the in vitro experiment, rat myoblasts were isolated and cocultured with 5% purified exosome product (PEP) to validate uptake. Myoblast proliferation and migration was evaluated with increasing concentrations of PEP (2.5%, 5%, and 10%) in comparison with control media (F10) and myoblast growth medium (MGM). In the in vivo experiment, a lateral gastrocnemius-VML defect was made in the rat hindlimb. Animals were randomized into four experimental groups; defects were treated with surgery alone, fibrin sealant, fibrin sealant and PEP, or platelet-rich plasma (PRP). The groups were further randomized into four recovery time points (14, 28, 45, or 90 days). The isometric tetanic force (ITF), which was measured as a percentage of force compared with normal limb, was used for functional evaluation. Florescence microscopy confirmed that 5% PEP demonstrated cellular uptake ∼8-12 h. Compared with the control, myoblasts showed faster proliferation with PEP irrespective of concentration. PEP concentrations of 2.5% and 5% promoted myoblast migration faster compared with the control (<0.05). At 90 days postop, both the PEP and fibrin sealant and PRP groups showed greater ITF compared with control and fibrin sealant alone (<0.05). At 45 days postop, PEP with fibrin sealant had greater cellularity compared with control (<0.05). At 90 days postop, both PEP with fibrin sealant and the PRP-treated groups had greater cellularity compared with fibrin sealant and control (<0.05). PEP promoted myoblast proliferation and migration. When delivered to a wound with a fibrin sealant, PEP allowed for muscle regeneration producing greater functional recovery and more cellularity in vivo compared with untreated animals. PEP may promote muscle regeneration in cases of VML; further research is warranted to evaluate PEP for the treatment of clinical muscle defects.

Das Lymphödem ist nach wie vor eine schwerwiegende Erkrankung ohne Heilungsmöglichkeit, was den dringenden Bedarf an innovativen Behandlungen notwendig macht. Das Lymph Node Tissue Engineering, bei dem das Potenzial von aus Fettgewebe gewonnenen Stammzellen (ADSC) genutzt wird, bietet einen vielversprechenden Weg für die Lymphangiogenese und die Lymphknotenregeneration mit dem Ziel lymphknotenähnliches Gewebe herzustellen. Ziel ist es in Zukunft Komplikationen wie Hebemorbiditäten bei der vaskularisierten Transplantation von Lymphknotenpaketen (VLNT) zu umgehen, indem ex vivo Lymphknotengewebe aus autologen Stammzellen generiert wird, um das kompromittierte Lymphsystem zu ersetzen. Diese Arbeit baut auf unseren Ergebnissen mit humanen ADSCs auf und zielt darauf ab, ADSCs in Lymphoid-Tissue Organizer (LTo)-Zellen zu induzieren, die für die Lymphknotenentwicklung entscheidend sind.

Humane ADSCs wurden isoliert, kultiviert und mit Lymphotoxin α1β2, TNFα und Retinsäure stimuliert, um eine Differenzierung in LTo-ähnliche Zellen zu induzieren. Die Expression der wichtigsten Zytokine, Chemokine und Adhäsionsmoleküle, die mit LTo-Zellen assoziiert sind, wurde mittels qRT-PCR untersucht. Auf dieser Grundlage optimieren wir Protokolle derzeit für ADSCs der Ratte, um im zukünftig weitere Erkenntnisse auch durch Untersuchungen in einem autologen in vivo - Modell zu schaffen.

Humane ADSCs zeigten nach Stimulation eine signifikante Hochregulierung von IL7, TRANCE, CCL19, CCL21, VCAM1 und ICAM1, was auf eine erfolgreiche Induktion in LTo-ähnliche Zellen hinweist. Diese Ergebnisse deuten auf einen praktikablen Ansatz zur Erzeugung von lymphknotenähnlichen Geweben in vitro hin, der eine neue Strategie zur Behandlung von Lymphödemen durch Generierung einer Alternative zur VLNT darstellen könnte.

Unsere Arbeit zeigt, dass humane ADSCs zur Differenzierung in LTo-ähnliche Zellen veranlasst werden können. Laufende Arbeiten zielen darauf ab, diese Ergebnisse mit ADSCs der Ratte zu etablieren, um bioartifiziell vaskularisierte Lymphknotenäquivalente im arteriovenösen Loop Tiermodell zu generieren, was einen bedeutenden Fortschritt bei der Entwicklung von Lymphknotengewebe darstellen könnte.

Biofunktionalisierte Hydrogele werden häufig im Tissue Engineering zur Knochenreparatur eingesetzt. In dieser Studie wird die knochenregenerative Wirkung des aus Blut gewonnenen Wachstumsfaktorpräparates Hypoxie-Präkonditioniertes Serum (HPS) und seiner Fibrin-Hydrogel-Formulierung (HPS-F) auf gebohrte Defekte in embryonalen Femurknochen von Küken (19. Embryonaltag) untersucht. Die Messung osteogenese-relevanter Wachstumsfaktoren in HPS zeigte einen signifikanten Anstieg von Osteopontin, Osteoprotegerin und RANKL im Vergleich zu Normalserum (NS), jedoch keinen Nachweis von BMP-2/7 und Osteocalcin. Die Freisetzung von Wachstumsfaktoren aus HPS-F ist für mindestens 7 Tage messbar. Die Kultivierung von gebohrten Femurknochen auf einer Flüssig-Gas-Grenzfläche mit HPS-Medium-Supplementierung für 10 Tage zeigt eine 39%ige Zunahme des Knochenvolumens im Defektbereich, die bis zu 3,3 mal höher ist als bei NS und der Basalmediumkontrolle, wie durch Mikrocomputertomographie festgestellt wurde. Mit HPS-F injizierte Femurdefekte, die für 7 Tage auf einer Chorioallantoismembran (CAM) implantiert wurden, zeigten eine Zunahme der Knochenmasse von 123,5 %, die bis zu 3,3-mal höher war als bei Injektion von Normalserum-Fibrin (NS-F) und der Gruppe ohne Injektion (Kontrollgruppe). Gewebehistologie und Immunfärbung zeigten Kalzifizierung, Proteoglykan- und Kollagenfaserablagerungen sowie Vaskularisation im Defektbereich der mit HPS-F behandelten Femurknochen. Daher könnte HPS-F einen vielversprechenden und zugänglichen therapeutischen Ansatz zur Beschleunigung der Knochenregeneration durch eine einzige Injektion in den Knochendefekt bieten.

Einleitung:

Humanes Knorpelgewebe weißt aufgrund seiner schlechten Vaskularisation nahezu keine regenerative Kapazität auf. Neben verschiedenen operativen Rettungsoperationen nach akuten Verletzungen oder degenerativen Veränderungen ist zunehmend auch das Tissue Engineering von Knorpelgewebe in den Fokus der regenerativen Medizin gerückt. Eine vollständige Regeneration des geschädigten Knorpels, um eine restitutio ad integrum zu erreichen, verbleibt jedoch nach wie vor eine ungelöste Herausforderung. In den bisher publizierten Daten wurden zahlreiche Zellpopulationen in Bioreaktor-gestützten Versuchsaufbauten untersucht, um das Knorpel Tissue Engineering zu verbessern und eine bestmögliche Regeneration zu erreichen.

Material und Methoden:

Basierend auf den bisherigen Erkenntnissen fokussierte sich diese Studie auf die Untersuchung nativer Spinnenseidenkokons der goldenen Radnetzspinne als Matrix für das Tissue Engineering von Knorpelgewebe. Dazu erfolgte eine Besiedlung der Spinnenseidekokons mit adipogenen Stammzellen (ASC) sowie eine Kultivierung in vitro. Zur chemischen Induktion der Differenzierung wurden BMP-7 und TGF-β2 zugegeben und Veränderungen in der Zellmorphologie und die de-novo Gewebebildung untersucht. Begleitend erfolgte eine mechanische Induktion der Differenzierung der ASC mittels zyklisch-axialer Kompression in einem custom-made Bioreaktorsystem, um knorpelähnliches Gewebe herzustellen. Die gewonnenen Gewebeproben wurden mittels histologischer und immunhistochemischer Analysen untersucht, um die chondrogene Differenzierung zu überprüfen.

Ergebnisse:

Durch eine erfolgreiche Besiedlungstechnik konnten die Spinnenseidekokons mit einer hohen Zelldichte an ASC besiedelt werden und wiesen eine hohe Zellproliferation auf. Die mechanische Induktion der chondrogenen Differenzierung im custom-made Bioreaktormodell führte zu einem rundlicheren Zellphänotypen und zur Synthese extrazellulärer Matrix, was auf eine chondrogene Differenzierung hinweisen könnte. Durch die Zugabe von BMP-7 und TGF-β2 konnte eine verstärkte Expression knorpelspezifischer Marker in den immunhistochemischen Färbungen nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung:

Basierend auf den Ergebnissen der vorliegenden Pilotstudie kann eine erfolgreiche Etablierung des entwickelten Bioreaktormodells zur chondrogenen Differenzierung von ASC auf Spinnenseidenkokons konstatiert werden. Allerdings wurden bisher mit keinem Tissue Engineering-Ansatz die Eigenschaften und Strukturen des nativen Knorpelgewebes erreicht. Weitere Ansätze könnten optimierte in vitroAnsätze und in vivo Transplantationen in die natürliche Umgebung von Gelenken umfassen, um die chondrogene Differenzierung durch lokale biochemische und biomechanische Einflüsse weiter zu beurteilen. Perspektivisch wäre hier eine klinische Anwendung bei degenerativen Veränderungen im Handbereich, beispielsweise Rhizarthrose, als Knorpelersatzverfahren denkbar.

Erklärung möglicher Interessenkonflikte:

Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht. Die Studie wurde finanziell im Rahmen der hochschulinternen Leistungsförderung der Medizinischen Hochschule Hannover gefördert.

Die autologe Chondrozytenimplantation (ACI) zur Behandlung von Gelenkknorpeldefekten ist nach wie vor eine Herausforderung in Bezug auf den Erhalt des chondrogenen Phänotyps während der In-vitro-Expansion der Chondrozyten. Zur Verbesserung der ACI-Ergebnisse hat sich die Zugabe von Wachstumsfaktoren mit dem Ziel der Chondrozyten-Redifferenzierung als nützlich erwiesen. In der vorliegenden Studie haben wir die Konzentrationen chondrogener Wachstumsfaktoren in dem aus menschlichem Blut gewonnenen Sekretom Hypoxie Präkonditioniertes Serum (HPS) analysiert und die Wirkung von HPS-10% und HPS-40% auf menschliche Gelenkchondrozyten aus osteoarthritischem Knorpel zu verschiedenen Zeitpunkten analysiert. Zum Vergleich wurde normales Serum (NS-10% und NS-40%) und FCS-10% verwendet. Die Konzentrationen von TGF-beta1, IGF-1, bFGF, PDGF-BB und G-CSF waren in HPS höher als in NS. Die Proliferation der Chondrozyten wurde durch höhere HPS-Dosen (HPS-40% vs. HPS-10%) und eine längere Stimulationsdauer (4 vs. 2 Tage) im Vergleich zu FCS-10% gefördert. Am Tag 4 zeigte die Immunfärbung der mit HPS-10% behandelten Chondrozyten im Vergleich zu den anderen Bedingungen erhöhte Werte von Kollagen Typ II. Die Förderung des chondrogenen Phänotyps wurde mittels qPCR für die Expression von Kollagen Typ II (COL2A1), Kollagen Typ I (COL1A1), SOX9 und Matrix-Metalloproteinase 13 (MMP13) validiert. Wir konnten den höchsten Differenzierungsindex (COL2A1/COL1A1) in mit HPS 10% behandelten Chondrozyten am Tag 4 nachweisen. Parallel dazu war die Expression des Differenzierungsmarkers SOX9 an Tag 4 erhöht, wobei HPS-10% höher war als NS-10/40% und FCS-10%. Die Expression des katabolen Markers MMP13 war unter allen Kulturbedingungen vergleichbar. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass HPS-10% das Potenzial hat, herkömmliche FCS-basierte ACI-Kulturprotokolle zu verbessern, indem es die Proliferation und den chondrogenen Phänotyp von Chondrozyten während der In-vitro-Expansion fördert.

Einleitung: Das regenerative Potential von Platelet-Rich-Fibrin, einem autologen Plättchenkonzentrat der 2. Generation, in Verbindung mit Adipose-Derived-Stem Cells (ASC) wurde bereits in mehreren Studien demonstriert. PRF birgt den Vorteil einer sukzessiven Sekretion von proliferationsfördernden Wachstumsfaktoren, welche kontinuierlich an umgebende Zellen abgegeben werden. Jedoch sind die regulierenden Signalkaskaden dahinter bisher noch unklar.

Methoden: ASC wurden aus Liposuktionen sowie Abdominoplastiken von gesunden humanen Spendern isoliert, mittels Flow-Cytometry charakterisiert und über einen Zeitraum von 7 Tagen kultiviert (n=9). Es wurden 4 ASC-Zellkulturen etabliert: 1) 10% Platelet-Rich-Fibrin 2) 10% Platelet-Poor-Plasma (thrombozytenarmes Plasma als Kontrolle) 3) 10% Fetales Bovines Serum) und 4) Hungermedium (ohne Zugabe von Wachstumssupplementen). Zur Messung der Zellviabilität bzw. Proliferation wurde ein AlamarBlue-Assay, ein PicoGreen-Assay sowie Live-Dead-Färbungen durchgeführt. Mittels ELISA wurde die Konzentration an Wachstumsfaktoren im Zellkulturüberstand sowie innerhalb der Growth Supplements über einen Zeitraum von 7 Tagen nach Herstellung quantifiziert. Zusätzlich erfolgten an Tag 1 und 7 eine Multiplex-qPCR-Analyse von 18 Genen sowie immunzytochemische Färbungen.

Ergebnisse: In den Proliferationsassays zeigte Gruppe 1 die höchste Zellviabilität, mit signifikanten Unterschieden zu den anderen Gruppen an Tag 7 (p mindestens < 0,05). Analysen der Zellkulturüberstände zeigten eine signifikant erhöhte Konzentration von TGF-beta 1 an Tag 7 bei in der Zellkultur mit PRF (Gruppe 1) im Vergleich mit den anderen Gruppen (p<0.001). Die Multiplex-qPCR-Analyse demonstrierte zudem die Hochregulierung mehrere Transkriptionsfaktoren für Proliferation und Pluripotenz (NANOG und JUN p<0,05; SOX2; RPS6KA4) sowie von fibrillärem Kollagen (COL1A, p<0,05) in dieser Gruppe.

Zusammenfassung: Unsere Ergebnisse deuten auf eine erhebliche Verbesserung der Zellproliferation und -regeneration durch die Zugabe von Platelet-Rich-Fibrin in der Zellkultur hin. Hierbei liegt eine maßgebliche Beteiligung über die Wachstumsfaktoren TGF-beta 1 nahe, der als Transkriptionsfaktor unter anderem die Kollagenproduktion stimuliert.

Hintergrund: Aufgrund ihrer Stammzelleigenschaften, sowie der leichten Zugänglichkeit und hohen Verfügbarkeit stellen Adipose tissue-derived Stem Cells (ASCs) eine bedeutende Zellquelle für die Herstellung von Knochenersatzmaterialien (Bone Tissue Engineering) dar. Acetylsalicylsäure, auch bekannt als Aspirin, ist eines der verbreitetsten Medikamente weltweit. Neben den bekannten analgetischen, antipyretischen und plättchenhemmenden Eigenschaften hat es in vorherigen Studien auch eine protektive und stimulierende Wirkung auf die Knochenbildung und -erhaltung gezeigt. Das Ziel dieser Studie war es, den dosisabhängigen Einfluss von Aspirin auf die Stammzelleigenschaften und die Osteogenese von ASCs zu untersuchen.

Material und Methoden: Es erfolgte die in vitro Stimulation von ASCs mit Aspirin in verschiedenen Dosierungen (100-16000 μm) und die anschließende Evaluation der Zellvitalität, -proliferation und -migration sowie der osteogenen Differenzierung mittels histologischer Färbungen (Live-Dead, Alizarin S Rot), biochemischer Assays (Alamar Blue, CyQuant) und molekulargenetischer Methoden (qPCR).

Ergebnisse: Die Stimulation von ASCs mit Aspirin in einer Dosierung von ≤ 1000 μm zeigte keinen statistischen Einfluss auf die Zellvitalität, -proliferation und -migration. Aspirin-Konzentrationen > 1000 μm zeigten einen deutlich zytotoxischen Effekt auf ASCs. Die osteogene Differenzierung von ASCs konnte durch die zusätzliche Stimulation mit Aspirin in den Konzentrationen von 400 und 1000 μm signifikant verbessert werden.

Schlussfolgerungen: In moderater Dosierung zeigt Aspirin induktive Effekte bei der Osteogenese von ASCs. Diese Ergebnisse geben erste Hinweise auf eine potenzielle Anwendung von Aspirin in der Herstellung von Knochenersatzmaterialien mit ASCs. Weitere Studien sind notwendig, um die grundlegenden molekularen Mechanismen hinter diesem Effekt zu identifizieren.

Fragestellung
Für die Züchtung von vaskularisierten, langzeitstabilen und autologen Fettgewebskonstrukten stellen Stammzellen aus dem Fettgewebe (ASCs) eine vielversprechende Zellquelle dar, um die charakteristischen Adipozyten zu erhalten. Die zweite wichtige Komponente sind bio-degradierbare Scaffolds, die als Trägereinheiten und Stützstruktur für die Stammzellen und damit verbundene Zell-Matrix-Interaktionen fungieren. Ein ideales Biomaterial sollte dabei die Zellvitalität fördern und die Differenzierung induzieren. Als Basis für den kontrolliert degradierbaren Werkstoff sollen in dieser Stude Schwämme aus Seidenfibroin untersucht werden, die während der Degradation einen Aktivator freisetzen sollen, der die adipogene Differenzierung der ASCs initiiert. Dabei handelt es sich um das Tensid Cremophor EL, das in der Medizin bisher als neutrales Vehikel zur verbesserten Solubilisierung von hydrophoben Pharmaka eingesetzt wurde, aber auch eine sehr hohe pro-adipogene Aktivität aufweist. Das Ziel des aktuellen Vorhabens ist daher die Besiedlung, Proliferation und Differenzierung von ASCs auf einem Fibroin-Scaffold ohne Zugabe von weiteren pro-adipogenen Faktoren.
Methoden
Ausgehend von einer wässrigen Lösung aus 0,03% Cremophor EL und Fibroin (Bombyx mori) mit einem Proteingehalt von 1,4% und 2,0% Fibroin, wurden im Gefriertrocknungsverfahren Schwämme mit einer parallel ausgerichteten Porenstruktur (Porengröße ~100-200 µm) erstellt. Die Schwämme wurden in 1x1x1 cm große Proben mit 5x106 hASCs besiedelt. Die Schwämme wurden bis zu 21 Tage in Proliferationsmedium (DMEM, 10% FBS, 0,1% bFGF) kultiviert. Nach 3, 7 und 14 Tagen wurde das Zellwachstum über die Resazurin-Konversion bestimmt. Der Nachweis einer homogenen Besiedlung erfolgte mittels DAPI-Färbung. Als Nachweis der erfolgten Adipogenese, wurde nach 21 Tagen im Mediumüberstand der Gehalt von Adiponektin gemessen. Differenzierte Adipozyten wurden über Antikörperfärbungen gegen Fettzellmarker (Perilipin, Adipophilin, PPAR-γ und FABP4) auf Schnittpräparaten nachgewiesen.
Ergebnisse
Die ASCs zeigen sowohl auf dem 1,4% als auch auf dem 2,0%-igen Fibroinschwamm eine gute Adhärenz und eine sehr homogene Verteilung (Zentrum - Peripherie), die Proliferation war in beiden Gruppen vergleichbar. Die Zellzahlen verdreifachen sich signifikant von Tag 3 zu Tag 7 und noch einmal zu Tag 14 (p>0,01). Der Gehalt an Adiponektin lag auf den 1,4% Schwämmen über 15-fach höher als auf den 2,0%-igen Schwämmen (p>0,001). Die Antikörperfärbung gegen die Adipozytenmarker war nur auf den 1,4%-igen Schwämmen nachweisbar.
Schlussfolgerungen
Es konnte gezeigt werden, dass mit Cremophor-EL beladene Fibroin-Scaffolds eine sehr gute Biokompatibilität aufweisen, was bei beiden Fibroinkonzentrationen ein vergleichbares Zellwachstum bewirkte. Eine adipogene Differenzierung konnte ausschließlich auf dem 1,4%-igen Fibroin-Scaffold nachgewiesen werden. Dies könnte sich durch den erhöhten Feststoffgehalt des 2%-Schwammes und damit verbundenen verlangsamten Degradation und Freisetzung des Cremophor EL erklären. Aufgrund seiner biokompatiblen und resorbierbaren Eigenschaften stellt das 1,4%-Fibroin-Scaffold eine vielversprechende Ausgangsbasis für eine Anwendung im Tissue-Engineering dar. In nächsten Versuchen soll in vivo die Ausbildung eines bioartifiziellen, vaskularisierten Fettgewebekonstruktes aus dem um ein Blutgefäß orientierten Fibroinscaffold erprobt werden.

Der Lipotransfer stellt ein etabliertes Verfahren zur Korrektur von Volumenmängeln in der plastisch-rekonstruktiven und ästhetischen Chirurgie dar. Die Anreicherung des Lipograftes mit adipösen Stammzellen (ASCs) soll die proregenerativen Eigenschaften des Lipograftes verbessern, weshalb ein hoher Anteil vitaler ASCs essenziell ist. Obwohl Lokalanästhetika bei der Entnahme z.B. im Rahmen von Liposuktionen in Tumeszenz-Anästhesie und Anwendung von ASCs regelmäßig verwendet werden, deuten bisherigen Studien daraufhin, dass diese zellzytotoxisch auf ASCs wirken. Wir haben jedoch kürzlich festgestellt, dass die meisten LA bei den für die Tumeszenz-Liposuktion verwendeten Konzentrationen keinen signifikanten zytotoxischen Effekt auf ASCs ausüben. Allerdings gibt es nur begrenzte Informationen über die kombinatorische Wirkung von LA mit Adrenalin auf ASCs.

Das Ziel dieses Forschungsprojektes war es daher die Auswirkungen von Lidocain in Kombination mit Adrenalin auf die Vitalität und Differenzierungsfähigkeit primärer menschlicher ASCs in die adipogene, chondrogene und osteogene Linie zu untersuchen.

Nach kurzer Inkubation von 2 Stunden reduzierte Lidocain die metabolische Aktivität, während Lidocain nach 6 Stunden sowohl metabolische Aktivität als auch die Zellzahl negativ beeinträchtigte. Die Anwendung hoher Konzentrationen von Adrenalin beeinflusste die Zellzahlen nicht, verringerte jedoch die metabolische Aktivität. Die Kombination von Lidocain mit Adrenalin wies keinen additiven zytotoxischen Effekt auf. Die Differenzierung in die chondrogene Linie wurde durch Adrenalin signifikant gehemmt, während die adipogene und osteogene Differenzierungsfähigkeit unbeeinträchtigt blieb. Die Kombination von Lidocain und Adrenalin zeigte keinen zusätzlichen Effekt auf die trilineare Differenzierung.

Zusammenfassend lässt sich daher aus unseren Daten schließen, dass die Kombination aus Lidocain mit Adrenalin in-vitro keinen additiven zytotoxischen Einfluss auf ASCs bei Konzentrationen, die denen in der Tumeszenzanästhesie entsprechen, hat und keinen langfristigen Effekt auf die Differenzierungskapazität von ASCs in die osteogene und adipogene Linie aufweist. Hingegen wird die chondrogene Differenzierung durch Adrenalin signifikant beeinflusst, weswegen die Gabe von Adrenalin bei Gewinnung von ASCs mit Einsatz für Chondrogenese-assoziierte Anwendungen präzise evaluiert werden sollte.

Experimentelle Forschung in vitro