Dokument: Untersuchungen zur Modulation ausgewählter, wundheilungsrelevanter Parameter am humanen Fibroblasten- und Keratinozyten-Modell durch LED-low level light therapy
| Titel: | Untersuchungen zur Modulation ausgewählter, wundheilungsrelevanter Parameter am humanen Fibroblasten- und Keratinozyten-Modell durch LED-low level light therapy | |||||||
| Weiterer Titel: | Examining the effect of LED-low level light therapy on relevant factors of human wound healing using a human fibroblast- and keratinocyte-model | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55136 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20210127-082737-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Tomescu, Alexander [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Suschek, Christoph V. [Gutachter] PD Dr. Mahotka, Csaba [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | low-level light therapy, LLLT, LED, Lichttherapie, Phototherapie, Wundheilung, Haut, Fibroblasten, Vernarbung, hypertrophe Narben, Keloide, light therapy, phototherapy, wound healing, skin, fibroblasts, scarring, hypertrophic scars, keloids | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Mittlerweile gilt als wissenschaftlich bewiesen, dass low-level light therapy (LLLT) verschiedene biologische Effekte vermittelt, welche therapeutisch nutzbar sind. Dazu gehören die verbesserte Wundheilung, sowie die Prävention hypertropher Narbenbildung. In der wissenschaftlichen Literatur zur LLLT wird eine Inkonsistenz und partielle Widersprüchlichkeit der Ergebnisse beobachtet, welche in aktuellen Untersuchungen einer fehlenden Standardisierung hinsichtlich Methodik, angewandter Parameter, sowie deren Feinabstimmung aufeinander und auf das zu behandelnde Gewebe zugerechnet werden. Dies hat dazu geführt, dass die LLLT bisher keine breite und regelhafte klinische Anwendung gefunden hat.
Am Zell- und Molekularbiologischen Labor der Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie am Universitätsklinikum Düsseldorf konnten bereits proliferationsreduzierende Einflüsse blauen Lichtes (im Wellenlängenbereich von 410 nm bis 453 nm) an primären Fibroblasten aus menschlicher Haut beobachtet werden. Ziel der Arbeit war es anhand primärer Fibroblasten, sowie Keratinozyten aus menschlicher Haut den eventuell proliferations-, sowie migrationsreduzierenden Einfluss dreier weiterer Farben aus dem Spektrum sichtbaren Lichts, nämlich Grün (524 nm), Gelb (599 nm) und Rot-Orange (632 nm), zu untersuchen. Als Strahlenquellen dienten prototypische schmalbandige LED-Systeme. Vor oben genanntem Hintergrund wurde zudem eine Optimierung und Standardisierierung angewandter Untersuchungsmethodik, sowie Therapieparameter angestrebt. Dazu wurden Fibroblasten in multiwell-Platten ausgesät und ihr Proliferationsverhalten in jeweils fünftägigen Versuchen in Abhängigkeit von applizierter Lichtfarbe und Bestrahlungsdosis (H) fluorometrisch (mittels CellTiter-Blue® Cell Viability Assay) untersucht. Die Untersuchung der keranozytären, wie fibroblastären Migration erfolgte in jeweils vierzigstündingen Versuchen mittels ibidi® Wound Healing Assay auf analoge Weise. Zusätzlich zu oben genannten Farben wurde zur Untersuchung der Zellmigration auch blaues Licht (453 nm) angewandt. Um die Besonderheiten des Alterungsprozesses, mit dem oft erschwerten Heilungsverlauf kutaner Wunden, zu berücksichtigen, wurde die replikative Seneszenz als Alterungsmodell genutzt und Versuche wurden, soweit möglich, auch mit derart in vitro gealterten Zellen durchgeführt. Im Hinblick auf die jeweils fünftägige Untersuchung der zellulären Proliferation anhand primärer Fibroblasten aus menschlicher Haut konnte bei Applikation von grünem, gelbem, sowie rot-orangenem Licht mittels verwendeter LED-Systeme durchschnittlich bereits bei täglicher Anwendung einer geringen Bestrahlungsdosis von etwa 10 J/cm2 (low-dose-Bereich) eine signifikante Reduktion der Zellproliferation um etwa 10 % gegenüber der Kontrolle festgestellt werden. Dieser Effekt konnte bei Anwendung höherer Bestrahlungsdosen meist gesteigert werden und fiel bei, durch replikative Seneszenz in vitro, gealterten Zellen geringer aus. Im Hinblick auf die jeweils vierzigstündige Untersuchung der zellulären Migration anhand primärer Fibroblasten, sowie Keratinozyten aus menschlicher Haut, waren, abhängig von betrachtetem Zelltyp, Zellalter, sowie applizierter Bestrahlungsdosis, modulierende Effekte durch Anwendung bezeichneter LED-Systeme erkennbar, doch, hinsichtlich der Wirkung, kein einheitlicher Trend herausstellbar. Insgesamt ist im Zuge vorliegender Arbeit der Beweis gelungen, dass die LED-low-level light therapy mit schmalbandigem grünem, gelbem, sowie rot-orangenem Licht, bei Anwendung genannter Parameter, bereits im Niedrigdosis-Bereich die Proliferation primärer Fibroblasten aus der menschlichen Haut reduziert und somit einen neuen Ansatz zur Prävention und early-stage-Therapie hypertropher Narben und Keloide darstellen könnte.It is scientifically well proven that low-level light therapy (LLLT) mediates various biological effects, which can be used therapeutically. Among those are an improved wound healing as well as the prevention of hypertrophic scarring. There are inconsistent and partially even conflicting results reported in literature, which are, in current research, attributed to a lack of standardization regarding methodology, the usage of appropriate parameters and the precise adjustment of those on each other and on the treated tissue as well. Thus LLLT is not used widely and on regular basis in clinical practice up to date. The Orthopaedic and Trauma Research Group at the Department for Orthopaedics and Trauma Surgery at the University Hospital Düsseldorf has been able to demonstrate that blue light (ranging from 410 nm to 453 nm) reduces the proliferation of human skin fibroblasts. Purpose of this work has been to identify if light of three additional colours out of the visible spectrum, namely green (524 nm), amber (599 nm) and red-orange (632 nm), might have reductive effects on the proliferation and migration of primary human skin fibroblasts and keratinocytes. Prototypical narrow-band LED-devices were employed as radiation sources. Against the above mentioned background, it has been aspired to optimise and standardize the methodology and parameters applied in this work. Fibroblasts were seeded in multiwell plates and the proliferation was examined fluorimetrically in wavelength and dose dependent manner in five-day experiments (using CellTiter-Blue® Cell Viability Assay). The migration of fibroblasts and keratinocytes was assessed in fourty-hour experiments using ibidi® Wound Healing Assay. Additionally to the three colours mentioned above, blue light (453 nm) has been used in the analysis of migration. Cutaneous wound healing is often impaired by old age. Thus replicative senescence has been used as a model for aging and the experiments have additionally been conducted with in vitro aged cells, as far as possible. Regarding the examination of cellular proliferation in the course of five days, using primary fibroblasts from human skin, a significant reduction of about 10 % has been demonstrated by the daily application of 10 J/cm2 (low-dose) with all three light colours (green, amber and red-orange). The effect was gradable by applying higher doses and reduced by application on aged cells. Regarding the examination of cellular migration in the course of forty hours, using primary fibroblasts and keratinocytes from human skin, modulatory effects of light-application were asserted throughout the usage of all colours, but no consistent trend has been determined. Overall it has been possible to prove that LED-low-level light therapy, using narrow-band light of green, amber and red-orange colour in the applied parameters, reduces the proliferation of primary fibroblast from human skin already at low dose and thus might be a new approach in the prevention and early-stage-therapy of hypertrophic scars and keloids. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 27.01.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 27.01.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 10.08.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 14.01.2021 |
