@phdthesis{Krueger2014,
  author    = {Kr{\"u}ger, Alice},
  title     = {Die Entwicklung regenerativer Implantatmatrices auf der Basis von Kollagen Typ I zur Anwendung bei degenerativen Bandscheibenerkrankungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-106504},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Degenerative Bandscheibenerkrankungen wie Protrusionen oder vorgefallenes Nukle-usgewebe f{\"u}hren h{\"a}ufig zu chronischen Schmerzen und schr{\"a}nken die Bewegungsmo-bilit{\"a}t sehr ein. Operative Behandlungsm{\"o}glichkeiten wie die Nukleotomie oder die Fusion von Wirbelk{\"o}rpern stellen traumatische Eingriffe in das komplexe System der Wirbels{\"a}ule dar. Biologische Verfahren, durch die eine Regeneration des gesch{\"a}digten Gewebes erzielt werden kann, sind klinisch bisher nicht etabliert. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung, Herstellung und Testung regenerativer azellul{\"a}-rer Implantatmatrices auf der Basis von Kollagen Typ I, die den degenerierten Nukleus pulposus ersetzen sollen. Insbesondere eine H{\"o}henminderung der Bandscheibe kann zu Anschlussdegenerationen benachbarter Segmente f{\"u}hren. Dies soll durch die Implan-tatmatrix ausgeglichen werden. Nach der Konstruktion und dem Bau eines Reaktors aus dem Hochleistungskunststoff Polytetrafluorethylen (PTFE), der allen Anforderungen eines CE-Konformit{\"a}tsbewertungsverfahrens entspricht, wird eine hoch verdichtete Kollagen Typ I Matrix mit einer St{\"a}rke von 1 mm hergestellt. Diese kann {\"u}ber den Pro-zess der Lyophilisation auf 0,6 mm weiter reduziert werden. Es gelingt, die Matrix in einer Edelstahlh{\"u}lse zu platzieren, {\"u}ber die mit Hilfe eines passgenauen F{\"u}hrungssta-bes die endoskopische Implantation in die Nukleuskavit{\"a}t erfolgen soll. Im Rahmen der Interkorporellen Fusionstage des Diakonie Klinikums Stuttgart wird das operative Handling an einem humanem Pr{\"a}parat simuliert. Die Implantation erfolgt offen {\"u}ber einen transforaminalen Zugang in zwei nukleotomierte Segmente der lumbalen Wir-bels{\"a}ule. Die anwesenden Wirbels{\"a}ulenchirurgen beurteilen die M{\"o}glichkeit der endo-skopischen Applikation als positiv und machbar. Durch den Zusatz des Polysaccharids Hyalurons{\"a}ure gelingt es, die Quelleigenschaften der hoch verdichteten Matrix zu steigern, so dass diese wie natives Nukleusgewebe in der Lage ist, Fl{\"u}ssigkeit in Ruhe wieder aufzunehmen. Das Quellpotential und die da-mit einhergehende Volumenzunahme nach Kompression sind f{\"u}r ein Nukleusersatzma-terial essentiell. Die hier verwendete Hyalurons{\"a}ure geht jedoch im offenen System der in vitro Inkubation innerhalb von 11 Tagen verloren. Dennoch zeigen sich weitere Vorteile gegen{\"u}ber der Matrix ohne Hyalurons{\"a}ure-Zusatz innerhalb der Testungen heraus. Diese sind neben dem erh{\"o}hten Quellpotential z. B. eine gesteigerte Rate der Zellproliferation der verwendeten bovinen und humanen Bandscheibenzellen (bBSZ und hBSZ) sowie humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSC), die {\"u}ber die Be-stimmung der Zellzahl und Viabilit{\"a}t ermittelt wird. Zudem zeigt sich eine gesteigerte mechanische Stabilit{\"a}t, die {\"u}ber die Spannungs-Kompressions-Messungen evaluiert wird. {\"U}ber Lebend-/ Totf{\"a}rbungen und Zytotoxizit{\"a}tstests an Monolayerkulturen kann zudem nachgewiesen werden, dass die notwendige Endsterilisation durch γ-Bestrahlung zu keinen zytotoxischen Ver{\"a}nderungen der Matrix f{\"u}hrt. Da die verdich-tete Implantatmatrix azellul{\"a}r als Medizinprodukt der Klasse III eingesetzt werden soll, wird als erg{\"a}nzende Matrix zur F{\"u}llung kleinster Hohlr{\"a}ume die zun{\"a}chst fl{\"u}ssige ChondroFillerliquid Matrix (ein Knorpelersatzmaterial der Firma Amedrix GmbH, Esslin-gen) durch den Zusatz von Hyalurons{\"a}ure modifiziert und in der Zellkultur getestet. Da es sich hierbei um ein Zweikammerspritzensystem handelt, ist die Verwendung von Additiva wie z. B. Stammzellen technisch m{\"o}glich. Die Ermittlung der maximalen Inku-bationszeit von Zellen in verschieden konzentrierten hyperosmotischen Neutralisations-l{\"o}sungen ergibt eine Dauer von 5 min, bis irreversible Zellsch{\"a}den auftreten. In Migra-tionsversuchen kann gezeigt werden, dass die ChondroFillerliquid Matrix als Konektiv zwischen nativem Nukleusgewebe und verdichteter Implantatmatrix fungiert. Des Wei-teren synthetisieren bBSZ, hBSZ und hMSC sulfatierte Glykosaminoglykane und behal-ten dabei ihr charakteristisches Genexpressionsprofil. Die chondrogene Differenzie-rung durch die Verwendung eines chondrogenen Differenzierungsmediums gelingt bei den hMSC bereits nach einer Kultivierungsdauer von 14 d. Die Zellverteilung in den Implantatmatrices und deren Morphologie entspricht dem nativen Nukleusgewebe. Die biomechanische Testung an einem international anerkannten Modellsystem f{\"u}r humane Wirbels{\"a}ulen - der Kalbswirbels{\"a}ule - ergibt, dass die Nukleotomie zu einer Erh{\"o}hung des Range of Motion (RoM) in alle Richtungen nach Flexion/Extension, Seit-neigung rechts/links und axiale Rotation rechts/links sowie zu einer H{\"o}henreduktion des Segments im Vergleich zum Intaktzustand f{\"u}hrt. Nach der Implantation der ver-dichteten Implantatmatrix wird der RoM deutlich reduziert. Das Segment weist dadurch eine hohe Steifigkeit {\"a}hnlich dem Intaktzustand auf. Die H{\"o}henreduktion kann durch die Implantation beinahe vollst{\"a}ndig wieder ausgeglichen werden. Im Rahmen der zyklischen Dauerbelastungen treten jedoch Implantatextrusionen auf. Zudem nimmt die Steifigkeit deutlich ab, der RoM hingegen wieder zu. Da das bovine Modell jedoch nicht der in vivo Situation entspricht und beispielsweise eine zunehmende In-tegration des Implantats durch Einwachsen nicht erm{\"o}glicht, ist die hohe Extrusionsra-te als nicht realistisch zu werten. Klinische Studien am Tier und Mensch m{\"u}ssen zeigen, inwieweit derartige Extrusionen ohne die Verwendung eines Anulusverschlußsystems auftreten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, einen geeigneten Reaktor zu ent-wickeln und mit diesem eine biokompatible, stabile und quellf{\"a}hige Matrix herzustel-len, die den H{\"o}henverlust nach einer Nukleotomie auszugleichen vermag. Die modifi-zierte ChondroFillerliquid Matrix stellt eine ideale Erg{\"a}nzung dar, da {\"u}ber diese Zellen oder andere Additiva verabreicht werden k{\"o}nnen und deren konektive Wirkung die Zellbesiedlung der azellul{\"a}ren Matrix beg{\"u}nstigt.},
  subject      = {Bandscheibenkrankheit},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schrodt2014,
  author    = {Schrodt, Christian},
  title     = {Histologische Untersuchungen zur Entwicklung der Atherosklerose unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung der Elastin- und Kollagenkomponenten sowie der Inflammation der Gef{\"a}ßwand an ApoE-Knockout-M{\"a}usen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-105992},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Atherosklerose ist ein wichtiger Faktor bez{\"u}glich der Pathogenese kardiovaskul{\"a}rer Erkrankungen, indem sie Einfluss auf die strukturellen und funktionellen Eigenschaften der Gef{\"a}ße nimmt. Wegen dieser Bedeutung ist es wichtig, diese Erkrankung und deren Zusammenh{\"a}nge genau zu erforschen. Einige Studien konnten zeigen, dass die Pulswellengeschwindigkeit mit Gef{\"a}ßwand-eigenschaften, insbesondere deren Steifigkeit, zusammenh{\"a}ngt. So konnte in Untersuchungen von Gotschy et al.27 eine Zunahme der lokalen Pulswellen-geschwindigkeit, als Marker f{\"u}r Gef{\"a}ßwandsteifigkeit, in Aortenanteilen von ApoE(-/-)-M{\"a}usen im Zeitverlauf mittels MRT gezeigt werden, ohne dass makroskopische Ver{\"a}nderungen in fr{\"u}hen Stufen atherosklerotischer Entwicklung sichtbar waren. Dies wird nun als Ausgangspunkt herangezogen, um zu erforschen, durch welche histologischen Ver{\"a}nderungen des Gef{\"a}ßes innerhalb der Atherogenese eine fr{\"u}he Zunahme der lokalen PWV erkl{\"a}rt werden kann. Hierzu wird zum einen die mit der Gef{\"a}ßwandsteifigkeit in Zusammenhang gebrachte Elastinfragmentierung innerhalb der elastischen Laminae der Aorta ascendens und abdominalis mittels histologischer Untersuchung quantitativ bestimmt. Die elastischen Schichten werden durch modifizierte Elastika-van-Gieson-F{\"a}rbung dargestellt. Zur vergleichenden Bestimmung wird ein Quotient aus der Anzahl bei mikroskopischer Betrachtung erkennbarer Br{\"u}che der elastischen Laminae und bestimmter Gef{\"a}ßwandquerschnittsfl{\"a}che erstellt. Die Auspr{\"a}gung der Elastinfragmentierung unterscheidet sich signifikant in den zwei h{\"o}chsten Altersklassen der Test- und Kontrollm{\"a}use in beiden untersuchten Aortenabschnitten, wobei die ApoE(-/-)-Tiere stets den h{\"o}heren Wert aufweisen. Anhand der {\"A}hnlichkeit hinsichtlich der Entwicklung der Messwerte von beschriebener lokalen PWV und der hier gezeigten Elastinfragmentierung kann vermutet werden, dass diese zu einer Erh{\"o}hung der Gef{\"a}ßwandsteifigkeit beitr{\"a}gt. Die gezeigten histologischen Parameter k{\"o}nnen so als Indikator f{\"u}r Ver{\"a}nderungen der Gef{\"a}ßeigenschaften w{\"a}hrend der Atherogenese und als m{\"o}glicher Grund einer Ver{\"a}nderung der Gef{\"a}ßwandsteifigkeit mit konsekutiver Erh{\"o}hung der lokalen PWV angesehen werden. Als weiterer Einflussfaktor auf die mechanischen Eigenschaften des Blutgef{\"a}ßsystems wird die Entwicklung des Kollagengehaltes anteilig an der Aortenwand bestimmt. Es wurde in vielen Publikationen beschrieben, welchen großen Stellenwert Kollagenfasern f{\"u}r die Gef{\"a}ßwandsteifigkeit haben. Auch wird das untersuchte Kollagen hinsichtlich seiner Faserdicken nochmals genauer untersucht. Die Kollagenfasern werden mittels Pikro-Sirius-Rot gef{\"a}rbt und anschließend unter zirkul{\"a}r polarisiertem Licht analysiert. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen keinen eindeutigen Trend hinsichtlich ihrer Entwicklung. Sie lassen sich auch nicht mit der aufgestellten Hypothese in {\"U}bereinkunft bringen, da keine zeitliche Dynamik verglichen mit der Entwicklung der anderen Parameter nachgewiesen werden kann. Um den beschriebenen entz{\"u}ndlichen Charakter der Atherogenese ebenso zu ber{\"u}cksichtigen, wird das Einwanderungsverhalten von Makrophagen in die Gef{\"a}ßwand betrachtet. Es wird die relative Fl{\"a}che der durch Makrophagen besiedelten Gef{\"a}ßwandanteile bestimmt und als Indikator einer Entz{\"u}ndungsreaktion angesehen, welche direkt oder indirekt Einfluss auf Gef{\"a}ßwandeigenschaften haben k{\"o}nnte. Mittels eines Antik{\"o}rpers gegen das makrophagenspezifische Protein CD68 und Kombination mit anti-antik{\"o}rpervermittelt bindenden fluoreszierenden Substanzen, werden Makrophagen in einem Fluoreszenzmikroskop sichtbar gemacht und die besiedelte Fl{\"a}che softwaregest{\"u}tzt bestimmt. Dabei kommt die vorliegende Untersuchung zu dem Ergebnis, dass sich die Makrophagenbesiedelung in beiden betrachteten Aortenabschnitten deutlich im Zeitverlauf bei den ApoE(-/-)-Tieren erh{\"o}ht. Der relative Gef{\"a}ßwandanteil der von Makrophagen besiedelten Fl{\"a}chen erreicht seinen h{\"o}chsten Wert innerhalb der Aorta ascendens bei 18 Wochen alten ApoE(-/-)-Tieren; in der Aorta abdominalis bei 30 Wochen alten. Die absolute CD68-Fl{\"a}che in beiden Aortenabschnitten steigt bis zum Versuchsende hin an, wobei der st{\"a}rkste Anstieg in der Zeit von sechs zu 18 Wochen geschieht. Dagegen zeigt die Kontrollgruppe eine sehr geringe Zunahme dieser beiden Messgr{\"o}ßen, wobei diese stets auf einem sehr niedrigen Niveau bleiben und keineswegs mit der Entwicklung der Testtiere zu vergleichen sind. Besonders zu beachten ist, das bereits in der j{\"u}ngsten Altersstufe von sechs Wochen ein h{\"o}heres Maß an Makrophagenbesiedelung bei Aortenanteilen der ApoE(-/-)-Tiere zu verzeichnen ist, als bei den entsprechenden Kontrollen. Auf Grund dieser Beobachtung, l{\"a}sst sich ein m{\"o}glicher Zusammenhang mit der schon fr{\"u}h ansteigenden Gef{\"a}ßsteifigkeit vor sichtbarer Plaqueentwicklung herstellen. Bei der Kl{\"a}rung der zentralen Fragestellung dieser Arbeit nach einem histomorphologischen Korrelat f{\"u}r die fr{\"u}hzeitige Erh{\"o}hung der lokalen PWV zeigt sich folgendes Ergebnis: Insgesamt k{\"o}nnen die gemessenen histologischen Charakteristika, vor allem die Entwicklung der Elastinfragmentierung innerhalb der Gef{\"a}ßwand und der Grad der Makrophagenbesiedelung, fr{\"u}he Indikatoren f{\"u}r Ver{\"a}nderungen morphologischer und funktioneller Gef{\"a}ßwandspezifikationen sein. Sie kommen daher als denkbare Ursache f{\"u}r den Anstieg der lokalen Pulswellengeschwindigkeit in Betracht, besonders da die zuvor erw{\"a}hnten histologischen Parameter zeitlich wie diese einen {\"a}hnlichen Verlauf hinsichtlich ihrer Entwicklung zeigen. Die Atherogenese und deren zahlreiche Einflussfaktoren bleiben weiterhin Forschungs-gegenstand und es gilt mehr denn je m{\"o}gliche Mechanismen aufzudecken, um eine Gef{\"a}ßwandsch{\"a}digung fr{\"u}hzeitig und effektiv verhindern zu k{\"o}nnen. Hiervon w{\"u}rde ein Großteil der Bev{\"o}lkerung profitieren, da die Atherosklerose durch ihre Folgeerkrankungen nach wie vor, nicht nur in Deutschland, die Todesursachenstatistik anf{\"u}hrt.},
  subject      = {Atherosklerose},
  language  = {de}
}