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Fragestellung: Die autologe Nerventransplantation bei überkritischen peripheren Nervendefekten ist eine in der rekonstruktiven Plastischen Chirurgie erfolgreich etablierte Methode. Durch die Entwicklung bioartifizieller Nervenleitschienen erhofft man sich, einerseits die Morbidität an der Nervenentnahmestelle vermeiden bzw. reduzieren zu können, andererseits eine ausreichende Anzahl an transplantierbaren Nerven zu erhalten. Nach fast 10 Jahren interdisziplinärer Forschungsarbeit stellen wir abschließende präklinische Ergebnisse unserer Multi-Komponenten-Nervenleitschiene „NeuroMaix“ mit innerer mikrostrukturierter Leitstruktur zur gerichteten peripheren Nervenregeneration vor.

Methoden: NeuroMaix besteht aus einer neu entwickelten äußeren Hülle (≈ Epineurium) und der bereits vorgestellten inneren Leitstruktur mit longitudinaler Porenstruktur zur gerichteten axonalen Regeneration auf Kollagenbasis.In- vitro Studienbeinhalten Besiedlungsversuche mithumanen Schwannzellen(3, 7, 14 Tage) und die Evaluation der Zytokompatibilität mittels Immunzytochemie (p75, S100, Vimentin), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und 2-Photonen Lasermikroskopie.In-vivo Studienbeinhalten präklinische Tierstudien am etablierten N.ischiadicus-Rattenmodell (Lewis Ratten, ca. 220 g, 2 cm Defektstrecke, 12 Wochen Regenerationsperiode). Verglichen wird die vorgestellte Multi-Komponenten-Nervenleitschiene „NeuroMaix“ (n=10) mit derautologen Nerventransplantation(n=10). Als externe Kontrollgruppe wurde die kommerziell erhältliche Nervenröhrchen (NeuraGen^®,Integra LifeSciences, n=10) implantiert. Während der 12 Wochen Regenerationszeit wurden statische Funktionstests (Static Sciatic Index-SSI) durchgeführt. Nach 12 Wochen erfolgten vor der Explantation elektrophysiologische Untersuchungen (u.a. Nervenleitgeschwindigkeit, Amplitude, Latenz; Firma Medtronic). Nach der Explantation der Nervenregenerate wurden histologische (Semidünnschnittverfahren → Toluidinblaufärbung) und morphometrische Auswertungen (G-ratio, number of fibers) durchgeführt. Zusätzlich erfolgten an zusätzlichen Tieren (je n=4) retrograde Tracingstudien mit dem lipophilen Farbstoff DiI zur Anfärbung sensibler (Spinalganglion) und motorischer Neurone (Rückenmark).

Ergebnisse: In-vitro konnte eine hohe Zytokompatibilität der humanen Schwannzellen bis zu 14 Tagen nach Besiedlung nachgewiesen werden. Als Zeichen einer hohen Vitalität konnten feine und länglich angeordnete Zellfortsätze angefärbt werden. Untersuchungen mit REM und 2-Photonen Lasermikroskopie zeigten eine parallel und perlschnurartige Anordnung der Schwannzellen innerhalb der longitudinalen Porenstruktur, das an die Ausbildung Büngner’scher Bänder erinnerte. Bei der in-vivo Studei zeigten histologische Aufarbeitungen anhand der Semidünnschnitte nach 12 Wochen ein gerichtetes axonales Wachstum mit charakteristischen Ranvier’schen Schnürringen entlang der longitudinalen Röhrenstruktur ohne übermäßige Neurombildung oder Fremdkörperreaktion. Die regenerierten Axone konnten den Nervendefekt von 2 cm überbrücken. Hierbei ordneten sich die regelrecht myelinisierten Axone in Minifaszikeln an, die dem Durchmesser der ursprünglichen longitudinalen Röhrenstruktur des Kollagenträgers entsprachen.

Schlussfolgerungen: Das hier vorgestellte NeuroMaix-Konzept zeichnet sich durch eine Reihe von Eigenschaften aus:

• In-vitro Studien belegten eine hohe Zytokompatibilität der biodegradierbaren Nervenleitschiene.
• Der überkritische Nervendefekt von 2 cm im Rattenmodell konnte bereits nach 12 Wochen überbrückt werden.
• Aufgrund der präklinischen in-vitro und in-vivo Ergebnisse steht nun eine First-in-Human klinische Studie bevor mit dem Ziel, sensible Nervendefekte im humanen Modell zu überbrücken.