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49. Jahrestagung der Österreichischen Gesellschaft für Plastische, Ästhetische und Rekonstruktive Chirurgie (ÖGPÄRC), 42. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen e. V. (DGPRÄC), 16. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen e. V. (VDÄPC)

29.09. - 01.10.2011, Innsbruck

Einsatz von olfaktorischen Gliazellen zur Regeneration peripherer Nerven

Meeting Abstract

  • author Ahmet Bozkurt - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • G.A. Brook - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • D. mon O’Dey - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • A. Boecker - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • J. Tank - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • S. Möllers - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • F. Schügner - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • I. Heschel - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • S. van Neerven - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • R. Tolba - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen
  • N. Pallua - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH Aachen, Aachen

Österreichische Gesellschaft für Plastische, Ästhetische und Rekonstruktive Chirurgie. Deutsche Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen. Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen. 49. Jahrestagung der Österreichischen Gesellschaft für Plastische, Ästhetische und Rekonstruktive Chirurgie (ÖGPÄRC), 42. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen (DGPRÄC), 16. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen (VDÄPC). Innsbruck, 29.09.-01.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. Doc11dgpraecV80

DOI: 10.3205/11dgpraec081, URN: urn:nbn:de:0183-11dgpraec0814

Published: September 27, 2011

© 2011 Bozkurt et al.
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Text

Einleitung: 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 zu vermeiden bzw. reduzieren zu können, andererseits eine ausreichende Anzahl an transplantierbaren Nerven zu erhalten. Bioartifzielle Nervenersatzverfahren müssen eine möglichst große Anzahl vitaler Schwannzellen auf der Matrix bereitstellen. Nachteil hier ist jedoch die Quelle der notwendigen Schwannzellen, da selbst für die Schwannzellkultivierung Nerven „geopfert“ werden müssten, um Schwannzellen zu gewinnen. Ziel der vorliegenden experimentellen Studie ist die Entwicklung eines zellbesiedelten bioartifiziellen Nervenersatzverfahrens mit dem Einsatz von olfaktorischen Gliazellen („olfactory ensheathing cells“, OECs ) als zelluläre Komponente anstelle von Schwannzellen. Neben der morphologischen Intermediärstellung zwischen Schwannzellen (PNS) und Oligodendrozyten (ZNS) ist das charakteristische Merkmal dieser olfaktorischen Gliazellen das Vorhandensein sowohl im Bulbus olfactorius, als auch peripher im regenerierbaren Riechepithel im Bereich der oberen Nasenmuschel (Concha nasalis superior) und im Bereich der Lamina cribosa der Siebbeinzellen. Olfaktorische Neurone aus dem Riechepithel der Nase entsenden ihre Axone (Fila olfactoria) durch die Lamina cribosa des Siebbeins in den Bulbus olfactorius. Diese unmyelinisierten Axone werden in diesem Bereich von OEC’s umhüllt.Der Einsatz von OEC’s hätte den Vorteil, dass eine ausreichende Anzahl an glialen Zellen gewonnen werden könnte, ohne einen weiteren peripheren Nerven für die Schwannzellgewinnung opfern zu müssen. Als strukturelles Gerüst bzw. Scaffold dient eine eigens entwickelte und patentierte mikrostrukturierte Nervenleitschiene mit longitudinaler Röhrenstruktur, die bereits in Kombination mit Schwannzellen eine erfolgreiche Defektüberbrückung von 2cm im Rattenmodell ermöglichte.

Material und Methoden: In-vitro Zytokompatibilitätsversuche beinhalten immunzytochemische Untersuchungen (u.a. p75, S100, GFAP, Nestin, Vimentin) und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen nach Besiedlung mit OEC’s (Lewis Ratte) hinsichtlich Adhäsion, Migration und Proliferation nach 3,7,14 Tagen. Als Kontrollversuchen erfolgen Besiedlungsversuche mit Schwannzellen. In-vivo Studien beinhalten die Transplantation am N. ischiadicus Modell der Ratte. Die OEC- besiedelten Kollagenträger werden bei einer Defektstrecke von 20mm über eine Regenerationsdauer von 12 Wochen (Gruppe 1: bei n=10 Ratten) evaluiert. Als Kontrollgruppen dienen das autologe Nerventransplantat (Gruppe 2: bei n=10 Ratten), Schwannzell-besiedelte Kollagenträger (Gruppe 3: bei n=10 Ratten) und zellfreie Kollagenträger (Gruppe 4: bei n=10 Ratten). Während der 12 Wochen Regenerationszeit erfolgen statische und dynamische Funktionstests (Static Sciatic Index-SSI, CatWalk-Gait Analysis). Nach 12 Wochen wird eine Explantation der Nervenregenerate und anschließend eine histologische (Semidünnschnittverfahren → Toluidinblaufärbung) und morphometrische Auswertung (G-ratio, number of fibers) durchgeführt. Bei zusätzlichen Tiere erfolgen retrograde Tracingstudien mit dem lipophilem Farbstoff DiI zur Abfärbung von retrograd angefärbten sensiblen (Spinalganglien) und motorischen Nervenzellen (Rückenmark-Vorderhorn). Zusätzlich werden mit GFP-positiven OEC’s bzw. Schwannzellen (Quelle: photogenetische Ratten) besiedelte Kollagenträger implantiert, um die Überlebenskapazität der Zellen ex-vivo mittels konfokaler Laserscanning-Mikroskopie zu überprüfen.

Ergebnisse: In-vitro konnte konnte eine hohe Zytokompatibilität der OEC’s in Kombination mit den Nervenleitschienen nachgewiesen werden. Ex-vivo konnte stichprobenweisen durch konfokale Lasermikroskopie die Adhäsion und Vitalität von GFP-positiven OEC’s auf den Kollagenträgern nach einer Implantationszeit von 1 Woche (ex-vivo) nachgewiesen werden. In Analogie zu den transplantierten Schwannzellen zeigten auch die OEC’s innerhalb der Röhrenstruktur eine perlschnurartige Anordnung, das an die Ausbildung Büngner’scher Bänder erinnerte. Die implantierten OEC’s bildeten als Zeichen einer hohen Vitalität feine und länglich angeordnete Zellfortsätze innerhalb der longitudinalen Porenstrukturen aus. Die histologische Aufarbeitung anhand der Semidünnschnitte zeigte in den mit OEC’s besiedelten Kollagenträgern nach 12 Wochen in-vivo ein gerichtetes axonales Wachstum mit charakteristischen Ranvier’schen Schnürringen entlang der longitudinalen Röhrenstruktur. Die regenerierten Axone konnten den Defekt von 2cm gerichtet überbrücken. Hierbei ordneten sich die regelrecht myelinisierten Axone in Minifaszikeln an, die dem Durchmesser der ursprünglichen longitudinalen Röhrenstruktur des Kollagenträgers entsprachen. Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahmen konnten belegen, dass diese Minifaszikel von einer Basallamina umgeben waren, die von Perineuralzellen gebildet wurden.

Schlussfolgerung: Das hier vorgestellte Konzept aus der Kombination von olfaktorischen Gliazellen (OEC’s) und der mikrostrukturierten Nerveneitschienen aus Kollagen zeichnete sich durch eine mit Schwannzellen vergleichbare hohe Zytokompatibilität aus. Mit den transplantierten OEC’s als effektive Alternative zu Schwannzellen konnte die erfolgreiche Überbrückung einer überkritischen Defektstrecke von 20 mm tierexperimentell nachgewiesen werden.