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Fragestellung: Die Ausbildung neuer Gefäßstrukturen im Rahmen der Angiogenese spielt eine essenzielle Rolle als Reparatur-Prozess in der Geweberegeneration nach großen operativen Eingriffen sowie nach Unfällen. Der wichtigste körpereigene pro-angiogene Induktor ist der Vascular-Endothelial-Growth-Factor (VEGF). Durch eine VEGF-gesteuerte Proliferation und Migration vorbestehender Endothelzellen entstehen neue Gefäße. Im Rahmen einer molekularbiologischen in vitro Studie mit humanen Endothelzellen haben wir die angiogenen Eigenschaften eines neuartigen, anorganischen, jedoch voll absorbierbaren Materials auf der Basis eines Polyhydroxkieselsäurethylesters (PHSE) charakterisiert. Dieses Material soll als Wundauflage als auch als Scaffold in regenerativ-medizinischen Therapieansätzen Verwendung finden.

Methodik: Die angiogene Relevanz des verwendeten Silikats haben wir mit Hilfe eines in vitro Endothelzell-Mikrogefäß-Assays bestimmt. Der Grad der Angiogenese wurde mit Hilfe spezifischer vaskulärer Oberflächenmarker visualisiert und densitometrisch quantifiziert. Relevante Mediatoren (VEGF, TGF-beta, TNF-alpha) wurden mittels ELISA quantifiziert und beteiligte Signalwege mit Hilfe der Western-Blot-Technologie evaluiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Wir konnten nachweisen, dass durch Inkubation der Endothelzellkulturen mit PHSE die Angiogeneserate um bis zu 75% erhöht werden konnte. Diese pro-angiogene Wirkung der Silikate konnte durch die Verwendung von VEGF-Inhibitoren vollständig aufgehoben werden, was auf eine Wirkungsbeteiligung von VEGF hindeutete. Im Weiteren konnten wir zeigen, dass PHSE tatsächlich eine Steigerung der endothelialen VEGF-Synthese induzierte. Da die von uns verwendeten Silikate eine starke inhibitorische Wirkung auf NF-kappaB-mediierte Prozesse aufwiesen, konnte somit bei dem beobachteten Anstieg der VEGF-Produktion eine Beteiligung von NF-kappaB ausgeschlossen werden. Vielmehr konnten wir herausstellen, dass PHSE über die Aktivierung des MAPK/ERK-Signalweges eine TNF-alpha- und TGF-beta-abhängige Erhöhung der VEGF-Synthese und somit auch der Angiogenese bewirkte.

Mit der hier vorgestellten Studie konnten wir erstmals zeigen, dass die hier verwendete Silikatverbindung auch ohne eine besondere pharmakologische Derivatisierung in der Lage ist, über einen bis dato unbekannten Signalweg die Angiogenese deutlich zu verbessern und somit in Zukunft in der regenerativen Medizin erfolgreich Verwendung finden könnte.