University thesis:
Hannover, Tierärztl. Hochsch., Inst. of Neuroanatomy (MHH), rer. nat. Diss., 2014
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Description:
periphere Nervenregeneration, Chitosan, Schwann Zellen. - Die Wiederherstellung ausgedehnter peripherer Nervenverletzungen durch künstliche Nervenleitschienen ist eine Herausforderung in der regenerativen Medizin. Bisher gibt es keine bioartifiziellen Nervenleitschienen, die nach Rekonstruktion langstreckiger Nervendefekte ähnliche Resultate erzielen, wie die Transplantation eines autologen Nervs. Um die Eigenschaften künstlicher Nervenleitschienen zu verbessern, wurden im Rahmen dieser Arbeit in vitro Studien durchgeführt. Hierbei wurden 1) die Biokompatibilität chitosanbasierter Biomaterialien mit Zellen des peripheren Nervensystems, 2) Hydrogele als mögliche Füllmaterialien zur Unterstützung axonalen Wachstums und 3) die Bereitstellung von neurotrophen Faktoren mittels Nanotechnologie oder gentechnisch veränderten Zellen zur Verstärkung axonaler Regeneration untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Chitosanmaterialien mit einem Aceltylierungsgrad von 5% eine gute Grundlage für die Ansiedlung von Schwann-Zellen und Knochenmarksstammzellen (als weiteren Zelltyp mit regenerativen Eigenschaften), darstellt. Chitosanmaterialien erlauben nicht nur die Adhäsion der Zellen, sondern auch deren Proliferation. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass beide Zelltypen zusammen kultiviert werden können und gemeinsam zu einem verbesserten Neuritenwachstum sensibler Neurone beitragen. Diese Resultate qualifizieren Chitosan somit für die Entwicklung einer komplexen Nervenleitschiene. Von den getesteten Hydrogelen zeigte sich Gellan gum als noch nicht geeignet, zuverlässig Neuritenwachstum sensibler Neurone und Schwann-Zell-Migration zu fördern. NVR-Gel hingegen, erlaubte in vitro Neuritenwachstum sowohl sensibler, als auch sympathisch /motorischer Neurone bzw. Neuronen-ähnlicher Zelltypen. Ausgewählte neurotrophe Faktoren (z.B. FGF-218kDa und GDNF) wurden an Eisenoxid-Nanopartikel konjugiert oder durch gentechnisch veränderte Schwann-Zellen oder Knochenmarkszellen dem NVR-Gel zugesetzt. Gentechnisch veränderte Schwann-Zellen unterstützten insgesamt das Neuritenwachstum in vitro in einem größeren Ausmaß, als gentechnisch veränderte Knochenmarkszellen. Darüber hinaus, zeigten gentechnisch veränderte Schwann-Zellen eine vergleichbare Bioaktivität gegenüber den mit Eisenoxid-Nanopartikeln konjugierten neurotrophen Faktoren. Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass Chitosan mit 5%igem Acetylierungsgrad und gentechnisch modifizierten Zellen vielversprechende Kandidaten für zusammengesetzte Nervenleitschienen darstellen. Dabei bleiben Schwann-Zellen, als natürlich im peripheren Nerven vorkommend, die Zellen erster Wahl. Die unterschiedlichen hier eingesetzten Hydrogele bedürfen allerdings noch weiterer Modifikationen, um als Füllmaterial für Chitosan Nervenleitschienen geeignet zu erscheinen.