Autologe Keratinozyten-Suspension im Vergleich zu Stammzellen-Keratinozyten-Suspension aus Fettgewebe für den Post-Burn-Rohbereich

Brandverletzungen sind kompliziert zu behandelnde Wunden mit einer relativ hohen Sterblichkeitsrate bei besonders großflächigen Verbrennungen und älteren Patienten.

Erhebliche Gewebeschäden und umfangreicher Flüssigkeitsverlust können zu einer Beeinträchtigung der Vitalfunktionen der Haut führen. Wenn sich die Heilung verzögert, umfassen die potenziellen kurzfristigen häufigen Komplikationen eine Wundinfektion, die den lokalen Heilungsprozess beeinträchtigt, oder systemische entzündliche und immunologische Reaktionen, die anschließend eine lebensbedrohliche Sepsis und Multiorganversagen verursachen können.

Glücklicherweise haben sich die Überlebensraten im letzten Jahrhundert aufgrund von Fortschritten in der Behandlung von Verbrennungen wie frühzeitiger chirurgischer Eingriffe, Intensivpflege und Wundversorgung drastisch verbessert.

Seit vielen Jahren ist die Transplantation mit einem autologen Spalthauttransplantat der „Goldstandard“ zur Behandlung von Wunden von Verbrennungspatienten. Bei Patienten mit ausgedehnten Brandwunden können die Entnahmestellen begrenzt sein. Um alle Wunden abzudecken, mussten die Patienten oft mehrfach operiert und/oder die Haut so weit wie möglich gedehnt werden.

Die derzeit unterschiedlichen Dehnungstechniken und -behandlungen [Mesh und Meek-Wall] führen jedoch häufig zu Narbenbildungen, insbesondere in den großen Mesh-Zwischenstellen.

Die Geschwindigkeit des Wundverschlusses hängt davon ab, wie schnell Epidermiszellen aus dem vernetzten Autotransplantat und/oder den Wundrändern herauswandern, um die Wunde zu schließen. Die Beschleunigung der Reepithelisierung könnte möglicherweise das Ergebnis des Heilungsprozesses verbessern, indem die Bildung von Granulationsgewebe verringert, die Heilungszeit verkürzt und dadurch das Risiko einer Kolonisierung und Infektion sowie der Narbenbildung verringert wird.

Seitdem klinische Fälle erstmals erfolgreich mit gezüchteten Epithelschichten behandelt wurden, sind Keratinozytenschichten zu einem wichtigen Werkzeug bei der Behandlung von Brandwunden geworden. Die klinische Anwendung kann jedoch durch lange Kulturdauer und Zerbrechlichkeit der Keratinozytenschichten eingeschränkt werden. Es besteht daher ein klinischer Bedarf an anderen Optionen zur Abdeckung großer Bereiche von Brandwunden in Ermangelung lebensfähiger Spenderstellen.

Ein neuartiges Konzept besteht darin, Wunden mit Epithelzellsuspensionen zu behandeln. 1998 haben Fraulin et al. entwickelten ein Verfahren zum Verteilen einer Zellsuspension auf Wunden unter Verwendung eines Aerosolsprays in einem Schweinemodell.

Die Verwendung von nicht kultivierten Keratinozyten-Suspensionen wurde erstmals von Hunyadi et al. berichtet, die zeigten, dass eine Gruppe von Patienten mit Brandwunden oder chronischen Beingeschwüren, die mit einer Keratinozyten enthaltenden Fibrinmatrix behandelt wurden, im Gegensatz zur Kontrollgruppe vollständig heilten.

In Schweine-Wundmodellen wurde gezeigt, dass nicht kultivierte Keratinozytensuspensionen die Wundheilung beschleunigen, die Qualität der Epithelisierung verbessern und die Melanozytenpopulation im Vergleich zur entsprechenden Kontrollgruppe wiederherstellen.

Wesentliche Vorteile bei der Verwendung von nicht kultivierten Zellsuspensionen sind eine drastische Reduzierung der Präparationszeit und möglicherweise eine einfachere Handhabung im Vergleich zu Keratinozytenfolien. Insbesondere kann die Narbenqualität verbessert werden, indem die Geschwindigkeit der Epithelisierung und des Verblassens von Maschenmustern in Spalthauttransplantaten erhöht wird.

Andererseits haben stammzellbasierte Therapien als vielversprechender Ansatz zur Verbesserung der Geweberegeneration an Interesse gewonnen.

Stammzellen zeichnen sich durch ihre Multipotenz und Fähigkeit zur Selbsterneuerung aus. Ihr therapeutisches Potenzial beruht größtenteils auf ihrer Fähigkeit, proregenerative Zytokine zu sezernieren, was sie zu einer attraktiven Option für die Behandlung chronischer Wunden macht.

Stammzellen aus zahlreichen Quellen werden derzeit in präklinischen und klinischen Studien auf ihre Fähigkeit zur schnelleren Wundheilung und Geweberegeneration getestet. Diese Studien haben nicht nur die sichere Verträglichkeit der autologen Stammzelltherapie bewiesen, sondern auch positive klinische Ergebnisse gezeigt.

Gemäß der International Society of Cellular Therapy werden mesenchymale Stammzellen definiert durch ihre Fähigkeit, an einer Kunststoffoberfläche zu haften, durch ihre Expression der Oberflächenmarker CD73, CD90 und CD105, durch ihre fehlende Expression der hämatopoetischen Marker CD14, CD34, CD45, CD11b/CD79 und CD19/HLA-DR und durch ihre Fähigkeit, entlang osteoblastischer, adipozytischer und chondrozytischer Wege zu differenzieren.

Aus Geweben wie Knochenmark, Fettgewebe, Nabelschnurblut, Nervengewebe und Dermis isoliert, wurden MSCs sowohl systemisch als auch lokal zur Behandlung von Hautwunden verabreicht.18 Obwohl gezeigt wurde, dass mesenchymale Stammzellen einen geringen langfristigen Einbau in heilende Wunden aufweisen, deutet eine wachsende Zahl von Forschungsergebnissen darauf hin, dass ihr therapeutischer Nutzen eher auf die Freisetzung trophischer Mediatoren als auf einen direkten strukturellen Beitrag zurückzuführen ist.19 Durch die Freisetzung von vaskulärem Endothel-Wachstumsfaktor, Stromazell-abgeleitetem Faktor-1, epidermalem Wachstumsfaktor, Keratinozyten-Wachstumsfaktor, insulinähnlichem Wachstumsfaktor und Matrix-Metalloproteinase-9 fördern mesenchymale Stammzellen die Bildung neuer Gefäße, rekrutieren endogene Vorläuferzellen, und direkte Zelldifferenzierung, Proliferation und extrazelluläre Matrixbildung während der Wundheilung.

Mesenchymale Stammzellen weisen durch die Sekretion von Interferon-λ, Tumornekrosefaktor-α, Interleukin-1α und Interleukin-1β sowie durch die Aktivierung der induzierbaren Stickoxid-Synthase auch wichtige immunmodulatorische Eigenschaften auf. Die Sekretion von Prostaglandin E2 aus mesenchymalen Stammzellen reguliert Fibrose und Entzündung weiter und fördert die Gewebeheilung mit reduzierter Narbenbildung.

Schließlich zeigen mesenchymale Stammzellen bakterizide Eigenschaften durch die Sekretion antimikrobieller Faktoren und durch Hochregulierung der Bakterientötung und Phagozytose durch Immunzellen.

Vom Fettgewebe stammende mesenchymale Stammzellen sind eine pluripotente, heterogene Zellpopulation, die im menschlichen Fettgewebe vorhanden ist.

Die Isolierung von aus Fettgewebe stammenden mesenchymalen Stammzellen lässt sich jedoch leicht unter Verwendung von Fettabsaugungs-Aspiraten oder ausgeschnittenen Fettproben bewerkstelligen, die mit minimaler Spendermorbidität erhältlich sind.

Aus Fettgewebe stammende mesenchymale Stammzellen können als Reaktion auf spezifische Stimuli in adipogene, chondrogene, myogene und osteogene Zelllinien differenziert werden. Alternativ können aus Fett stammende mesenchymale Stammzellen sofort ohne in vitro-Expansion oder -Differenzierung in Kultur verabreicht werden.

Die außerordentlich hohe Zellausbeute aus Lipoaspirat (bis zu 1*107 Zellen aus 300 ml Lipoaspirat mit mindestens 95 % Reinheit) im Vergleich zur Knochenmarkpunktion macht mesenchymale Stammzellen aus dem Fettgewebe zu einer besonders attraktiven Zellquelle für Akutpatienten Wundeinstellung.