Dokument: Menschliche Hautmodelle als Testverfahren zur Entwicklung von Medikamentionen zur Wundheilung durch Extrakte von Lucilia sericata.

Titel:	Menschliche Hautmodelle als Testverfahren zur Entwicklung von Medikamentionen zur Wundheilung durch Extrakte von Lucilia sericata.
Weiterer Titel:	Human skin models as testsystems to develope new therapeutic approaches on woundhealing with the use Lucilia sericata ectractst.
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=23516
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20130121-121938-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Bournelis, Emmanouil [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,44 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 16.01.2013 / geändert 16.01.2013
Beitragende:	Prof. Dr. Martin, William [Gutachter] Prof.Dr. Heinz Mehlhorn [Gutachter]
Stichwörter:	Lucilia sericata, extract, skin model, woundhealing, keratinocyte, fibroblast, integrin
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Der mehrphasige Prozess der Wundheilung ist komplex und umfasst unterschiedlichste Arten von Zellen. Der fein regulierte Ablauf kann auf verschiedenste Weise gestört werden. Die daraus resultierenden schwer heilenden und chronischen Wunden bedeuten für den Patienten eine deutliche Herabsetzung der Lebensqualität und sind nur sehr schwierig und mit deutlichem Kostenaufwand zu therapieren. Ein viel versprechender Ansatz ist die Verwendung von lebenden Fliegenlarven. Darüber hinaus mehren sich die Hinweise, dass durch Bestandteile dieser Larven die Nachteile der Lebendmadentherapie ausgeglichen und gleichzeitig einige der wundheilenden Effekte dargestellt werden können. Im Rahmen diese Arbeit sollte zum ersten Mal systematisch überprüft werden, ob ein Ganzkörperextrakt aus Lucilia sericata Larven einen positiven Einfluss auf die Wundheilung ausüben kann. Die Untersuchungen wurden an den Zellen durchgeführt, die den Hauptbestandteil der Haut bilden: Keratinozyten und Fibroblasten. Sie wurden zum einen in Monolayerkulturen propagiert, nachdem sie zuvor aus Biopsien isoliert worden waren. Zum anderen wurden sie in Form eines dreidimensionalen Vollhautmodells kultiviert. Um die mögliche Wirkung des Extraktes zu spezifizieren, wurde in einer ersten Phase die Wundheilung in Einzelprozesse aufgeschlüsselt (Proliferation, Adhäsion, Migration) und ergänzt durch Untersuchungen zum Einfluss des Extraktes auf die Vitalität. Es konnte eindeutig gezeigt werden, dass der Extrakt auch in hohen Konzentrationen keine toxischen Effekte weder auf Fibroblasten noch auf Keratinozyten auswies. Der Extrakt hatte allerdings keine relevanten Effekte auf die Proliferation von Fibroblasten und Keratinozyten. Die Adhäsion und Migration von Fibroblasten wurde ebenfalls nicht maßgeblich durch den Extrakt beeinflusst. Es konnten jedoch signifikante, biologisch relevante Effekte auf die Adhäsion und Migration von Keratinozyten beobachtet werden. Der Extrakt erhöhte die Adhäsion dieser Zellen an Fibronectin, ein wesentlicher Bestandteil der extrazellulären Matrix. Weitere Untersuchungen legten nahe, dass dieser Effekt durch eine, durch den Extrakt induzierte, erhöhte Integrin-1 Expression hervorgerufen sein könnte, da zudem nachgewiesen konnte, das die Aktivität des Integrins-1 zunahm. In einer zweiten Phase wurden die Befunde an einem organotypischen Vollhautmodel, dem Phenion® Full-Thickness Skin Model, verifiziert. Zunächst wurde eine Methode zur Setzung einer reproduzierbaren und ausreichend großen Wunde etabliert. Es zeigte sich, dass das Vollhautmodell bestimmende Charakteristika der Wundheilung in vivo abbilden konnte. Mit diesem Testsystem konnte gezeigt werden, dass der Extrakt dosis- und zeitabhängig die Wundheilung zu unterstützen vermag. Die beobachtete Stimulation der Re-Epithelisation durch die Keratinozyten scheint nicht durch eine Induktion der Proliferation zustande gekommen zu sein. Die Ergebnisse der Monolayer-Versuche könnten erste Erklärungen für diesen Befund liefern. Durch eine Stimulation der Integrin-1 Expression wurde die Adhäsion an die umgebende EZM erhöht und so die Migration und Re-Epithelisation stimuliert. Durch die lockere und daher nicht so dichte Fibronectin-Matrix im Vollhautmodell konnte eine zu starke Adhäsion vermieden werden, die, wie z.B. bei den Monolayern, zu einer herabgesetzten Migration geführt hätte. Chronische Wunden sind unter anderem durch einen gestörten EZM Aufbau charakterisiert (u.a. wenig oder zerstörtes Fibronectin). Keratinozyten aus chronischen Wunden exprimieren nur wenig Integrin 51, das als Hauptverbindung zum Fibronectin dient. So sind sie durch gestörte Zell-EZM Bindungen und in Folge dessen, durch gestörte Re-epithelisation ausgezeichnet. Die ersten Befunde liefern Hinweise, dass der Extrakt hierbei helfend eingreifen könnte, indem er die Adhäsion an das Fibronectin erhöht und dadurch die Re-Epithelisation unterstützt. Zusammenfassend konnten in dieser ersten systematischen Untersuchung Hinweise für einen positiven Einfluss von Lucilia sericata Extrakten auf die Wundheilung gesammelt werden. Sie unterstützten die bisherigen Befunde zu Extrakten von Lucilia sericata Larven und könnten zur Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze beitragen. The complex multiphase process of wound healing includes many different types of cells. In wound healing, the finely regulated events can be disturbed in different ways. The resulting slow healing and chronic wounds mean a significant reduction in quality of life for the patient. Their treatment is difficult and generates high financial tasks. One established therapy approach is the use of living maggots. Related to this approach, there is growing evidence, that components of these larvae could compensate some of the disadvantages of the live maggot therapy, while the beneficial wound healing effects are retained. In the context of this initial work, it was systematically examined whether a whole body extract of Lucilia sericata larvae can have a positive effect on wound healing. The studies were performed on keratinocytes and fibroblasts, the predominant cell types of epidermis and dermis. These have been either propagated in monolayer cultures after isolation from biopsies or secondly, they were cultured in the form of a three-dimensional full-thickness skin model. To identify a possible effect of the extract, wound healing was subdivided in separate processes (proliferation, adhesion, migration) in a first phase, supplemented by studies of a possible influence upon cell-vitality. It could be shown, that the maggot extract revealed -even at high concentrations- no toxic effects either on fibroblasts nor on keratinocytes. Additionally, the extract generated no relevant effect on the proliferation of fibroblasts and keratinocytes. The adhesion and migration of fibroblasts was also not significantly affected by the extract. In contrast, significant biologically relevant effects were observed in the adhesion and migration of keratinocytes. The extract increased the adhesion to fibronectin, an essential component of the extracellular matrix (ECM). Further studies suggested that this effect could be caused through an extract-induced increase in integrin-1 expression, additionally accompanied by an increased activity of the integrin-1. In a second phase, the results were verified on an organotypic full-thickness skin model, the Phenion® Full-Thickness Skin Model. Initially, a method of setting a reproducible and sufficiently large wound was established. It turned out, that the full-thickness skin model can imitate important characteristics of wound healing in vivo. Use of this assay system has shown that the maggot extract is able to support the healing process in a dose- and time-dependent manner. The observed stimulation of re-epithelization by the keratinocytes appears not to be achieved through an induction of cell-proliferation. The results of the monolayer experiments could provide the first explanation for these findings. Through stimulation of the integrin-1 expression, the adhesion to the surrounding extracellular matrix is increased and leads to an enhanced migration and re-epithelization. By the slight and not so tight fibronectin matrix of the full-thickness skin model, too strong adhesion is avoided, which leads -as in the monolayers- to a reduced migration. Chronic wounds, among other things, are characterized by an impaired ECM structure (including few or destroyed fibronectin). Keratinocytes from chronic wounds express few or no integrin 51, which serves as the main connection to the fibronectin. They are characterized by impaired cell-ECM bonds, and consequently, by impaired re-epithelization. The first findings provide evidence that the extract can increase adhesion to fibronectin, thereby supporting the re-epithelization. In this first systematic study, evidence for a positive effect of Lucilia sericata extracts on wound healing have been collected. They support the previous findings on extracts from Lucilia sericata larvae and contribute to the development of new therapeutic approaches.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	21.01.2013
Dateien geändert am:	21.01.2013
Promotionsantrag am:	17.09.2012
Datum der Promotion:	05.11.2012