Die Wundheilung hat eine zentrale Beutung nach chirurgischen Eingriffen. Sie ist zudem Voraussetzung für das Abheilen chronischer Wunden bei immunkompromittierten Patienten mit Tumorleiden, Sepsis oder Diabetes mellitus, sowie nach Polytrauma oder einer Organtransplantation. Für den Ablauf einer komplikationslosen Wundheilung sind eine Reihe von komplexen zellulären und molekularen Mechanismen notwendig, die unter normalen Bedingungen dazu führen, dass sich die Wundränder verschließen und sich Narbengewebe ausbildet [112]. Um verschiedene Einflussfaktoren auf die Wundheilung zu untersuchen, wie z.B. medikamentöse Therapie oder ischämische Prozesse, ist es notwendig, sich zunächst mit dem physiologischen Ablauf der Wundheilung vertraut zu
machen. Clark beschreibt die Wundheilung der Haut als eine Integration dynamischer interaktiver Prozesse zwischen löslichen Mediatoren, festen Blutbestandteilen, extrazellulärer Matrix und Parenchymzellen [28,30]. Die einzelnen Phasen der Wundheilung werden dabei von komplexen Kontrollmechanismen geführt, die eine Initiation des Heilungsprozesses und eine Regeneration des Hautgewebes gewährleisten [94]. Zu den einzelnen Wundheilungsprozessen zählen vor allem Blutgerinnung, Entzündungsreaktion, Zellreplikation, Epithelialisierung, Angiogenese, Einlagerung von Matrix, Wundmodulation und Narbenbildung [80]. Zur Untersuchung dieser Phasen der
Wundheilung hat sich seit Jahren ein Wundmodell im Tierversuch mit Ratten etabliert. Schon 1968 untersuchte Aspesos den Wundheilungsprozess unter ischämischen Bedingungen im Tiermodell [10]. Das in dieser Arbeit verwandte Wundmodell wurde 1957 von Edwards etabliert und gilt als Standardmodell in der Wundheilungsforschung [5,13,102,103,120,152].
Das Immunsystem besitzt bei der Wundheilung eine zentrale Rolle [48,147]. Die
Regulation der Wundheilung durch lokale Produktion von Wachstumsfaktoren, welche
Entzündungszellen sowohl autokrin als auch parakrin beeinflussen, wird in der Literatur intensiv belegt [41,74]. Dabei sind Wachstumsfaktoren eng in die Wundheilung eingebunden und gerade bei der Initiation des Heilungsprozesses ist ihre Freisetzung durch immunkompetente Zellen von enormer Wichtigkeit [51]. Zu den Hauptaufgaben dieser Wachstumsfaktoren zählen, neben Chemotaxis und Modulation von Entzündungszellen, die Stimulation von Fibroblasten und Endothelzellen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Stand der Forschung
2.1 Wundheilung
2.2 Einfluss der immunsuppressiven Therapie auf die Wundheilung
2.3 Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)
2.4 Transforming Growth Factor Beta (TGF-ß)
2.5 Induzierbare Stickstoffmonoxidsynthase (iNOS)
3 Fragestellung
4 Material und Methoden
4.1 Material
4.1.1 Versuchstiere
4.2 Methoden
4.2.1 Sirolimus-Applikation
4.2.2 Operation
4.2.2.1 Wundmodell
4.2.2.2 Vorbereitung der Polyvinylalkoholschwämmchen
4.2.2.3 Operatives Verfahren
4.2.3 Materialgewinnung und Materialverarbeitung
4.2.3.1 Isolierung und histologische Aufarbeitung der Hautgewebeproben
4.2.3.2 Isolierung und histologische Aufarbeitung der Polyvinylalkoholschwämme
4.2.4 Sirolimus-Bestimmung im Serum
4.2.5 Messung der mechanischen Reißfestigkeit der Wunde
4.2.6 Hydroxyprolinbestimmung
4.2.7 Bestimmung von Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) in der Wundflüssigkeit
4.2.8 Bestimmung von Transforming Growth Factor (TGF-ß) in der Wundflüssigkeit
4.2.9 Bestimmung der Gesamtproteinmenge in der Wundflüssigkeit
4.2.10 Histologische Übersichtsfärbung (Hämatoxylin-Eosin Färbung)
4.2.11 Immunhistochemische Färbung
4.3 Datenverarbeitung
4.3.1 Software
4.3.2 Statistische Auswertung
5 Ergebnisse
5.1 Einfluss von Sirolimus und Operation auf das Körpergewicht
5.2 Einfluss von Sirolimus auf die Wundheilungsparameter
5.2.1 Wundreißfestigkeit der formalinfixierten Hautproben
5.2.2 Hydroxyprolingehalt des Granulationsgewebes
5.2.3 Einfluss von Sirolimus auf die Konzentration von VEGF und TGF-ß
5.2.4 Gesamtproteinkonzentration in der Wundflüssigkeit
5.2.5 Histologische Übersichtsfärbung (Hämatoxylin-Eosin Färbung)
5.2.6 Immunhistochemische Färbung
6 Diskussion
6.1 Wundmodell
6.2 Gewicht im Versuchsverlauf
6.3 Einfluss von Sirolimus auf die Wundheilung
6.4 Einfluss von Sirolimus auf die Expression von VEGF, TGF-ß und iNOS in Wunden
6.4.1 Vascular endothelial growth factor (VEGF)
6.4.2 Transforming growth factor (TGF-ß)
6.4.3 Induzierbare NO-Synthase (iNOS)
6.5 Schlussfolgerung und Ausblick
7 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen des immunsuppressiven Medikaments Sirolimus auf die akute Wundheilung im Ratten-Tiermodell, um die biologischen Mechanismen hinter klinisch beobachteten Wundheilungsstörungen bei Organtransplantierten zu entschlüsseln. Dabei liegt der Fokus auf der Analyse verschiedener Wundheilungsparameter in Korrelation mit der Expression spezifischer Wachstumsfaktoren und Enzyme.
- Untersuchung des Einflusses von Sirolimus auf die Wundreißfestigkeit und den Kollagengehalt (Hydroxyprolin).
- Analyse der Expression der Wundmediatoren VEGF, TGF-ß und iNOS im Wundgewebe.
- Einsatz histologischer und immunhistochemischer Methoden zur Beurteilung der Granulationsgewebebildung.
- Statistische Auswertung der Ergebnisse unter verschiedenen Sirolimus-Dosierungen.
Auszug aus dem Buch
6.5 Schlussfolgerung und Ausblick
Die Ergebnisse unserer tierexperimentellen Untersuchung bestätigen die klinische Beobachtung, dass Sirolimus die Wundheilung hemmt. Wir konnten feststellen, dass eine immunsuppressive Therapie mit Sirolimus ab einer Dosierung von 2 mg/kg KG im Tierversuch die Wundheilung stört. Dies zeigte sich anhand einer verminderten Expression von Wundmediatoren, eines geringerer Kollagengehalts im Wundgewebe und einer herabgesetzten Wundreißfestigkeit. Die begrenzte Dauer unserer Untersuchung lässt offen, ob die Beeinträchtigung der Wundheilung durch Sirolimus über einen längeren Zeitraum reversibel wäre.
Der genaue Mechanismus, durch den Sirolimus in die Wundheilung eingreift, bleibt unklar. In unserer Untersuchung spiegelte sich die Hemmung der Wundheilung in einer verminderten Expression der Mediatoren VEGF, TGF-ß und iNOS wider. Ob die Störung der Wundheilung kausal mit der Hemmung der Mediatorenexpression verknüpft ist, oder ob die verschiedenen Phänomene nur miteinander assoziiert sind, lässt sich aus unseren Ergebnissen nicht ableiten.
In Zukunft werden weitere Studien erforderlich sein, um Therapieansätze zu entwickeln, welche die unerwünschten Wirkungen einer immunsuppressiven Therapie mit Sirolimus reduzieren. Es wird nötig sein zu untersuchen, ob Sirolimus vorübergehend oder dauerhaft die Wundheilung hemmt und ob klinisch eine Reversibilität der Wundkomplikationen zu erwarten ist. Zudem sollten die genauen Mechanismen evaluiert werden, die unter einer Sirolimustherapie zu einer Hemmung der Heilung führen. Nur so werden kausale Therapieansätze entwickelt werden können.
Klinisch ergibt sich gegenwärtig aus den bislang vorliegenden Untersuchungen die Konsequenz, dass bei einer geplanten Operation unter Sirolimustherapie, soweit es die Grunderkrankung zulässt, eine Dosisreduktion oder Pause der Sirolimusgabe vor dem Eingriff erfolgen sollte.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit thematisiert die klinische Problematik von Wundheilungsstörungen unter immunsuppressiver Therapie mit Sirolimus nach Organtransplantationen und definiert die Forschungsfrage bezüglich der Mediatoren VEGF, TGF-ß und iNOS.
2 Stand der Forschung: Es erfolgt eine detaillierte Aufarbeitung der physiologischen Phasen der Wundheilung sowie des bekannten Einflusses von Immunsuppressiva wie Kortikosteroiden, Tacrolimus und Sirolimus auf diese Prozesse.
3 Fragestellung: Das Ziel der Untersuchung wird als tierexperimentelle Analyse der Auswirkungen von Sirolimus auf die akute Wundheilung bei Ratten unter Messung spezifischer biologischer Marker definiert.
4 Material und Methoden: Dieser Abschnitt beschreibt das verwendete Tiermodell (Edwards-Modell), die Sirolimus-Applikation in vier Gruppen sowie die umfangreichen laborchemischen und histologischen Verfahren wie ELISA und immunhistochemische Färbungen.
5 Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Beeinträchtigung der Wundreißfestigkeit und des Hydroxyprolingehaltes bei höheren Sirolimus-Dosierungen sowie eine verminderte Expression der untersuchten Mediatoren VEGF, TGF-ß und iNOS.
6 Diskussion: Die Befunde werden kritisch interpretiert, in den Kontext bestehender Literatur gesetzt und im Hinblick auf die klinische Relevanz und den Wirkmechanismus von Sirolimus auf Wundheilungsprozesse diskutiert.
7 Zusammenfassung: Der abschließende Überblick fasst die methodischen Schritte und die wesentlichen Erkenntnisse der Dissertation kurz zusammen, die die klinisch beobachtete erhöhte Komplikationsrate untermauern.
Schlüsselwörter
Sirolimus, Wundheilung, Immunsuppression, Ratten-Modell, VEGF, TGF-ß, iNOS, Wundreißfestigkeit, Hydroxyprolin, Granulationsgewebe, Transplantation, Angiogenese, Fibroblasten, Wundflüssigkeit, Chirurgie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Dissertation untersucht tierexperimentell, wie das bei Organtransplantationen eingesetzte Medikament Sirolimus den normalen Wundheilungsprozess beeinflusst und ob dies zu messbaren Störungen führt.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Im Zentrum stehen die Wundheilungsphysiologie, die Pharmakologie der Immunsuppressiva (insbesondere Sirolimus) sowie die molekulare Regulation durch Wachstumsfaktoren und Stickstoffmonoxid.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel war es, zu prüfen, ob Sirolimus die Wundheilung inhibiert und ob diese Hemmung mit einer verminderten Expression der Mediatoren VEGF, TGF-ß und iNOS im Wundgewebe einhergeht.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wurde ein standardisiertes Wundheilungsmodell bei Sprague-Dawley-Ratten verwendet. Die Analyse erfolgte durch mechanische Belastungstests, biochemische Hydroxyprolinbestimmungen sowie histologische und immunhistochemische Untersuchungen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich detailliert mit dem Stand der Forschung, dem Material und den Methoden, den Ergebnissen der verschiedenen Sirolimus-Dosierungsgruppen sowie einer ausführlichen Diskussion der gewonnenen Daten im Vergleich zur Fachliteratur.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Sirolimus, Wundheilung, Immunsuppression, VEGF, TGF-ß, iNOS, Wundreißfestigkeit, Kollagenbildung, Organtransplantation und Granulationsgewebe.
Zeigt Sirolimus einen negativen Effekt auf die Wundheilung?
Ja, bei den Tieren der Sirolimus-Gruppen (SIR2 und SIR5) zeigte sich eine signifikante Beeinträchtigung der Wundheilung, nachweisbar durch verminderte Wundreißfestigkeit und einen geringeren Hydroxyprolingehalt.
Ist der Effekt von Sirolimus von der Dosierung abhängig?
Ja, die Studie zeigt einen dosisabhängigen Effekt, wobei insbesondere bei den höheren Dosierungen (2 mg/kg und 5 mg/kg KG) deutliche Beeinträchtigungen im Vergleich zur Kontrollgruppe auftraten.
Wie verändert sich die Expression der untersuchten Mediatoren unter Sirolimus?
Die immunhistochemischen Färbungen deuteten auf eine verminderte Expression von VEGF, TGF-ß und iNOS im Wundgewebe unter Sirolimus-Therapie hin, was die beeinträchtigte Wundheilung molekular mit erklären könnte.
Welche klinische Konsequenz zieht der Autor?
Der Autor schlägt vor, bei geplanten Operationen unter laufender Sirolimustherapie – sofern medizinisch vertretbar – eine Dosisreduktion oder eine zeitweise Pause des Medikaments in Erwägung zu ziehen, um Komplikationen zu vermeiden.
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- Dr. Robert Schier (Autor), 2008, Tierexperimentelle Untersuchung zum Einfluss von Sirolimus auf die Wundheilung, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/117230
