P-068

Ein humanes Gewebemodell zur Untersuchung von Verbrennungsbehandlungen bei geriatrischen Patienten

PD Dr. Mahtab Nourbakhsh,
Uniklinik RWTH Aachen,

02/2019-01/2021

Versuchstieren werden oft Verbrennungen zugefügt, um neue Therapien für Menschen zu testen. Das neue Verbrennungsmodell verwendet chirurgische Abfälle, ist näher zum humanen System und eignet sich für die Testung der Wundversorgung älterer Menschen.

Verbrennungen führen insbesondere bei älteren Menschen zu erhöhter Morbidität und Mortalität. Die Häufigkeit von Verbrennungsverletzungen ist bei älteren Menschen aufgrund ihrer verminderten körperlichen Kraft, Sehstörungen und geringeren Reaktionszeiten signifikant erhöht. Die altersbedingte Verschlechterung des Immunsystems, Immunoseneszenz oder chronische Entzündungen beeinträchtigten die Geweberegeneration geriatrischer Verbrennungspatienten und führen häufig zur Anfälligkeit gegenüber Infektionen und Sepsis. Aufgrund der Zunahme der älteren Bevölkerung in den westlichen Ländern ist die verbesserte altersspezifische Versorgung von Verbrennungen für diese Patienten erstrebenswert.

Die meisten Verbrennungsverletzungen betreffen das kutane und subkutane Fettgewebe und induzieren eine lokale Entzündungsreaktion, welche die Regeneration des Gewebes und die Wundheilung fördert. Das subkutane Fettgewebe enthält neben Adipozyten eine Reihe verschiedener Stamm- und Immunzellen, die zur Wundheilung und zur strukturellen Integrität des Gewebes nach Verbrennungen beitragen. Diese Zellen umfassen stromal-vaskuläre Zellen (SVCs), Fettstammzellen (ASCs), Makrophagen und Fibrozyten. Fettgewebsmakrophagen (ATMs) bilden eine wichtige Fraktion der immunmodulatorischen Zellen, die an der Gewebehomöostase und an der Auflösung oder Nichtauflösung von Entzündungen beteiligt sind.

Bisher wurden vor allem Nagetiere für die präklinische Untersuchung von Verbrennungswunden eingesetzt. Nagetiere unterscheiden sich jedoch signifikant von menschlichen Systemen und ihre generelle Akzeptanz in der Verbrennungsforschung nimmt kontinuierlich ab. Darüber hinaus sind Verbrennungsexperimente an Tieren sehr grausam, ungenau, teuer und im Allgemeinen weit entfernt von der Pathophysiologie und Anatomie der Verbrennung am Menschen. Daher muss die Verbrennungsforschung neue Methoden entwickeln, um Verbrennungen zu untersuchen und Behandlungen zu testen, die diese Experimente an Tieren ersetzen und tatsächlich für das humane System relevant sind.

Im Vorfeld erfolgte bereits die Entwicklung einer Methode, mit der gezielt und reproduzierbar Verbrennungen ex vivo gesetzt werden konnten. Mit der ethischen Genehmigung der örtlichen Behörden und der Einwilligung der Patienten wurden dafür menschlichen Gewebeabschnitte verwendet, die sonst während normaler chirurgischer Eingriffe verworfen worden wären. Für die experimentelle Verbrennungsverletzungen wurde ein modifizierter McKenna-Brenner mit flacher Flamme eingesetzt, der eine genauere, stabile und wiederholbare Einstellung der Temperatur und der Expositionszeit erlaubt.

In diesem Projekt sollen nun konservative Behandlungen für Verbrennungswunden geriatrischer Patienten verbessert und weiterentwickelt werden.

Abb. 1: Präparation eines Gewebeabschnitts, der nach einem chirurgischen Eingriff verworfen werden sollte.

 

Für die experimentelle Verbrennungsverletzungen wurde ein modifizierter McKenna-Brenner mit flacher Flamme eingesetzt, der eine genauere, stabile und wiederholbare Einstellung der Temperatur und der Expositionszeit erlaubt.

In diesem Projekt sollen nun konservative Behandlungen für Verbrennungswunden geriatrischer Patienten verbessert und weiterentwickelt werden.

Abb. 2: Schematische Darstellung des Brenners zusammen mit einer wassergekühlten Matrix und einem Temperaturmesssystem.

Mit dem Einsatz dieses in seinen Grundlagen nunmehr etablierten humanen Gewebemodells zur experimentellen Untersuchung von Verbrennungen werden wir im Folgenden drei Hauptaufgaben verfolgen:

Zunächst wird das Aktivierungspotenzial subkutaner Makrophagen und Stammzellen in Gewebeproben von geriatrischen Patienten und jüngeren Erwachsenen, die gleichen thermischen Kräften ausgesetzt wurden, untersucht und verglichen.

Zweitens werden die Wirkung und die Effektivität der derzeitigen herkömmlichen Verbrennungstherapeutika an Gewebeproben aus geriatrischen Patienten untersucht.

Drittens werden die wirksamsten Therapeutika mit Nanomaterialien kombiniert, um deren Wirksamkeit bei der Behandlung von Verbrennungswunden bei geriatrischen Patienten zu optimieren. Die relativ neuen Nanomaterialien haben oft einzigartige physiochemische Eigenschaften, welche die Wirksamkeit von Therapeutika aufgrund der erhöhten Permeabilität und des Rückhalteeffekts im Gewebe verbessern können.

 

 

Ausführende Institution

Lehrstuhl für Altersmedizin
Uniklinik RWTH Aachen
Pauwelsstr. 30, 52074 Aachen

Förderlaufzeit

02/2019 - 01/2021

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