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Einleitung: Gentherapeutische Ansätze der Applikation von Host Defense Peptiden zeigen vielversprechende Ergebnisse zur Förderung der Wundheilung und Möglichkeiten des Einsatzes als Antibiotikum der Zukunft. Effiziente nicht-virale in-vivo Techniken zum Gentransfer von DNA, die therapeutische Zielproteine kodieren, bleiben bis dato limitiert. Unsere Arbeitshypothese lautete, dass eine hautgezielte Elektroporation nach intradermaler Injektion von nackter Plasmid-DNA die Wundheilung fördert. Ziel der Studie war es, die biologischen Aktivität des humanen Host Defense Peptids Cathelicidin LL-37 nach Elektroporation in akuten, diabetischen und ischämischen Wunden der Maus zu evaluieren.

Material und Methoden: Je zwei Vollhautwunden wurden auf dem rasierten Rücken von nicht-diabetischen C57B6 Mäusen (n=5) und diabetischen db/db Mäusen (n=6) mittels 4 mm Hautstanzbiopsien kreiert. 50 µg DNA wurden jeweils intradermal in vier Quadranten der Wunden injiziert und im Anschluss über ein Cliniporator System (IGEA, Carpi, Italien) elektroporiert. Die Wunden wurden mit den DNA Plasmiden p-hCAP-18/LL-37 und p-eGFP als Negativkontrolle behandelt und im Anschluss mit einem Silikonring in Donutform mit einem Innendurchmesser von 6mm fixiert und über 12 Tage beobachtet.

In einem weiteren Experiment wurden ischämische Wunden in nicht-diabetische Mäuse (n=6 pro Gruppe) durch mikrochirurgische unilaterale Resektion der A. und V. femoralis gesetzt. 100 µg DNA wurden intradermal injiziert und die Haut elektroporiert. Die Blutperfusion wurde über 12 Tage mittels Laser-Doppler evaluiert und das Gewicht des M. gastrocnemius am Ende des Experiments miteinander verglichen.

Ergebnisse: Die Elektroporation von LL-37 beschleunigt die Reepithelialisierung von Vollhautwunden in nicht-diabetischen Mäusen signifikant um 14% (p<0.01) gegenüber eGFP nach 12 Tagen. Diabetische Wunden zeigen eine um 19% (p<0.001) schnellere Wundheilung nach Elektroporation mit LL-37. Die transiente kutane Elektroporation von LL-37 verdoppelt die Reperfusionsrate an Tag 12 im ischämischen Wundgebiet signifikant auf 85%±7 gegenüber 42%±11 (p<0.001). Zudem reduzierte die Behandlung die ischämisch bedingte Muskelatrophie und führte im Durchschnitt zu einem 8,4% höheren Muskelgewicht (p<0.05).

Schlussfolgerung: Wir konnten erfolgreich eine nicht-virale Methode zur Behandlungsmöglichkeit von akuten, diabetischen und ischämischen Wunden mit dem Host Defense Peptid LL-37 demonstrieren. Im Weiteren konnten wir eine Förderung der Angiogenese und Revaskularisierung eines Muskelgebiets mit Reduzierung des Ischämie/Reperfusionsschadens nach hautbezogener Elektroporation mit LL-37 zeigen, sodass eine Anwendung in Lappenplastiken denkbar ist. Da das verwendete Host Defense Peptid LL-37 gleichzeitig über eine antimikrobielle Aktivität gegen multiresistente P. aeroginosa und Acinetobacter baumannii, sowie MRSA und ESBL aufweist, hätte ein Transfer dieser Behandlungsmethode in die Klinik eine große Relevanz.