Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie
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Mineral bone cements were actually not developed for their application as bone-bonding agents, but as bone void fillers. In particular, calcium phosphate cements (CPC) are considered to be unsuitable for that application, particularly under moist conditions. Here, we showed the ex vivo ability of different magnesium phosphate cements (MPC) to adhere on bovine cortical bone substrates. The cements were obtained from a mixture of farringtonite (Mg\(_3\)(PO\(_4\))\(_2\)) with different amounts of phytic acid (C\(_6\)H\(_{18}\)O\(_{24}\)P\(_6\), inositol hexaphosphate, IP6), whereas cement setting occurred by a chelation reaction between Mg\(^{2+}\) ions and IP6. We were able to show that cements with 25% IP6 and a powder-to-liquid ratio (PLR) of 2.0 g/mL resulted in shear strengths of 0.81 ± 0.12 MPa on bone even after 7 d storage in aqueous conditions. The samples showed a mixed adhesive–cohesive failure with cement residues on the bone surface as indicated by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray analysis. The presented material demonstrated appropriate bonding characteristics, which could enable a broadening of the mineral bone cements’ application field to bone adhesives
Inflammation is a central aspect of tumour biology and can contribute significantly to both the origination and progression of tumours. The NFκB pathway is one of the most important signal transduction pathways in inflammation and is, therefore, an excellent target for cancer therapy. In this work, we examined the influence of four NFκB inhibitors — Cortisol, MLN4924, QNZ and TPCA1 — on proliferation, inflammation and sensitisation to apoptosis mediated by the death ligand FasL in the HNSCC cell lines PCI1, PCI9, PCI13, PCI52 and SCC25 and in the human dermal keratinocyte cell line HaCaT. We found that the selection of the inhibitor is critical to ensure that cells do not respond by inducing counteracting activities in the context of cancer therapy, e.g., the extreme IL-8 induction mediated by MLN4924 or FasL resistance mediated by Cortisol. However, TPCA1 was qualified by this in vitro study as an excellent therapeutic mediator in HNSCC by four positive qualities: (1) proliferation was inhibited at low μM-range concentrations; (2) TNFα-induced IL-8 secretion was blocked; (3) HNSCC cells were sensitized to TNFα-induced cell death; and (4) FasL-mediated apoptosis was not disrupted.
Background
The spectrum of indications for the use of membranes and scaffolds in the field of oral and maxillofacial surgery includes, amongst others, guided bone regeneration (GBR). Currently available membrane systems face certain disadvantages such as difficult clinical handling, inconsistent degradation, undirected cell growth and a lack of stability that often complicate their application. Therefore, new membranes which can overcome these issues are of great interest in this field.
Methods
In this pilot study, we investigated polycaprolactone (PCL) scaffolds intended to enhance oral wound healing by means of melt electrospinning writing (MEW), which allowed for three-dimensional (3D) printing of micron scale fibers and very exact fiber placement. A singular set of box-shaped scaffolds of different sizes consisting of medical-grade PCL was examined and the scaffolds’ morphology was evaluated via scanning electron microscopy (SEM). Each prototype sample with box sizes of 225 μm, 300 μm, 375 μm, 450 μm and 500 μm was assessed for cytotoxicity and cell growth by seeding each scaffold with human osteoblast-like cell line MG63.
Results
All scaffolds demonstrated good cytocompatibility according to cell viability, protein concentration, and cell number. SEM analysis revealed an exact fiber placement of the MEW scaffolds and the growth of viable MG63 cells on them. For the examined box-shaped scaffolds with pore sizes between 225 μm and 500 μm, a preferred box size for initial osteoblast attachment could not be found.
Conclusions
These well-defined 3D scaffolds consisting of medical-grade materials optimized for cell attachment and cell growth hold the key to a promising new approach in GBR in oral and maxillofacial surgery.
Mutationen und Expressionsänderungen im Bereich der Rezeptortyrosinkinasen (RTK) sind Bestandteil der Pathogenese des oralen Plattenepithelkarzinoms (PEC). Insbesondere die Überexpression des epidermal growth factor receptor (EGFR) ist mit 90 % die am häufigsten auftretende Veränderung, jedoch zeigen auf diese Mutationen zielgerichtete Therapie-Formen nicht die gewünschten Erfolge. Angesichts der sich schnell entwickelnden Platinresistenzen und der schlechten 5-Jahre-Überlebensrate von 55–60 %, scheint die Identifikation innovativer Therapieregime durch Kombinationstherapien mittels Tyrosinkinaseinhibitoren (TKI) ein möglicher Ansatz.
Die vorliegende Untersuchung sollte die Wirksamkeit von Lapatinib, Pazopanib, Trametinib, Dabrafenib und in der Monotherapie sowie in Kombination mit herkömmlichen Zytostatika 5-Fluorouracil (5-FU) und Cisplatin auf das orale PEC untersuchen. Alle Versuche wurden dabei an humanen Plattenepithelkarzinomzelllinien (PC1-1, PC13-1, PC52, SCC9 und SCC68) durchgeführt.
Die einzelnen Zelllinien zeigten differentielle Ansprechraten bezüglich der applizierten Mono- und Kombinationstherapien, sowie unterschiedliche RTK Expressionen. Ein direktes Verhältnis zwischen Wirkpotential der untersuchten TKI und Rezeptorexpression scheint nicht zu bestehen. Die TKI konnten in allen Zelllinien eine Zellreduktion hervorrufen. Besonders sensibel reagierten die Zellen auf EGF-Inhibitoren (Lapatinib und Trametinib). Lapatinib ist mit einer kumulativen IC50 von 15,69 µM der wirkungsstärkste TKI in der Monotherapie, gefolgt von Trametinib (17,71 µM), Pazopanib (108,47 µM) und Dabrafenib (152,18 µM). Eine Überlegenheit von Pazopanib als multi-targeted TKI gegenüber der single-targeted therapy konnte nicht dargestellt werden. Dabrafenib wurde primär aufgrund des targets als Kontrolle in die Arbeit mit einbezogen und zeigte eine erwartete mäßige Wirkung bei allen Tumorzelllinien. Zusammenfassend liegen die ermittelten inhibitorischen Konzentrationen der Monotherapie teilweise massiv über denen der herkömmlichen Chemotherapeutika. Dieser Sachverhalt könnte auf die Aktivität alternativer Signalkaskaden und/oder die wesentliche Heterogenität des Tumors zurückzuführen sein.
Ähnliche Ergebnisse zeigten sich für die Kombinationstherapie mit Cisplatin. Auch hier scheinen die EGFR-Inhibitoren Lapatinib und Trametinib aufgrund einer niedrigen IC50 überlegen zu sein. In der Kombinationstherapie mit Cisplatin zeigt Trametinib sogar mit einer kumulativen IC50 von 18,66 µM ein stärkeres inhibitorisches Potential als Lapatinib (38,45 µM). Jedoch wird bei näherer Betrachtung deutlich, dass Kombinationen mit Cisplatin ausschließlich in den Versuchsreihen mit Dabrafenib und Lapatinib eine Verbesserung bezüglich der max. Zellzahlreduktion ergaben. Ursache könnte unter anderem der Einfluss von ATP-binding cassette (ABC)-Transportern sein, welche Cisplatin als Substrat haben. Das gleiche Bild zeigt sich für die Kombination mit 5-FU, sodass sich an der Reihenfolge der TKI nichts ändert, allerdings Dabrafenib von der Kombination erneut am meisten profitiert. Additive Effekte mit 5-FU konnten für zwei von fünf Zelllinien mit Trametinib und für eine von fünf Zelllinien mit Dabrafenib und Lapatinib festgestellt werden.
Die hohen Erwartungen an die targeted therapy durch die Inhibition verschiedener Tyrosinkinasen im oralen PEC konnte in der vorliegenden Arbeit nicht bestätigt werden. Vielmehr scheinen diese ihre Limitation in der Komplexität des Tumors zu finden, was sich auch in nur leichten additiven Effekten in den untersuchten Kombinationstherapien mit herkömmlichen Chemotherapeutika wiederspiegelt. Weitere Studien scheinen nur wenig sinnvoll. Jedoch zeigen andere Vertreter der zielgerichteten Therapie, die Substanzklassen der second mitochondria-derived activator of caspase (SMAC)-mimetics vielversprechende Ergebnisse in ersten eigenen Zelllinienversuchen, so dass eine Fortführung dieser sinnvoller erscheint.
Der HGF/c-Met-Signalweg wurde bereits seit vielen Jahren als ein wesentlicher Faktor in der Tumorgenese von Kopf-Hals-Karzinomen diskutiert. Allerdings lag der Fokus bisher nur auf den Tumorzellen selbst. In letzter Zeit wurde jedoch mehr über das umgebende Tumormikromilieu und seine bedeutende Rolle in der Tumorprogression bekannt. In anderen Tumormodellen wurde bereits gezeigt, dass der HGF/c-Met-Signalweg eine immunologische und metabolische Wirkung auf das Tumormikromilieu hat. Eine Signal-Aktivierung führte zu einer Zunahme des Immun-Checkpoint-Proteins PD-L1 auf der Tumorzelloberfläche. PD-L1 bewirkt wiederum eine Hemmung des Immunsystems, indem es die T-Zell-Aktivierung im Mikromilieu verhindert und somit die Tumorzellen nicht vom Immunsystem erkannt und beseitigt werden können.
Außerdem wurde gezeigt, dass HGF/c-Met eine Glykolyse-steigernde Wirkung auf Tumorzellen hat und durch die Energiezufuhr indirekt zu einer hohen Proliferationsrate beiträgt. Ein Nebeneffekt ist hier, dass das durch die hochregulierte Glykolyse anfallende Laktat im Tumormikromilieu akkumuliert und dadurch die T-Zellen der Immunabwehr zusätzlich schädigt.
Um auch den Einfluss von HGF/c-Met auf das Tumormikromilieu von Kopf-Hals-Karzinomen zu prüfen, wurden zwei etablierte Zelllinien (Detroit562 und FaDu), aus humanen Plattenepithelkarzinomen der Kopf-Hals-Region, für die Versuchsreihen in der vorliegenden Arbeit herangezogen.
Die Durchflusszytometrie ergab, dass nach HGF-Stimulation die Menge an
PD-L1 auf der Zelloberfläche beider Tumorzelllinien im Vergleich zur unbehandelten Probe zunahm. Bei Detroit562 war die Zunahme signifikant. Als Kontrolle wurde zusätzlich mit zwei verschiedenen Hemmprinzipien (PHA-665752 und c-Met-siRNA) das HGF-Signal unterbunden. Zusammen konnte damit bestätigt werden, dass die Zunahme von PD-L1 durch die Zugabe von HGF ausgelöst wurde. Mit Hilfe eines Verfahrens zur Messung des Glykolyse-bedingten Protonenausstroms, konnte festgestellt werden, dass eine Behandlung mit HGF in Detroit562 und FaDu zu einer gesteigerten Glykolyse führt.
Auffällig war, dass sowohl beim durchflusszytometrischen Nachweis von
PD-L1, als auch bei der Messung der Glykolyse, nach HGF-Stimulation bei Detroit562 im Vergleich zu FaDu ein deutlich größerer Effekt zu sehen war. Ein Zusammenhang könnte darin bestehen, dass die Detroit562-Tumorzellen aus Metastasen stammen. Aus anderen Vorarbeiten ist bekannt, dass Metastasen eine höhere Expression des HGF-Rezeptors c-Met zeigen. Eine im Vergleich zu FaDu höhere c-Met-Expression in Detroit562 kann zu einem stärkeren HGF-Signal und damit zu einem stärkeren Effekt auf nachfolgende Prozesse führen.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit erweitern unser Verständnis bezüglich des HGF/c-Met-Signalwegs und zeigen, dass eine simultane Hemmung der
PD-1/PD-L1-Achse und des HGF/c-Met-Signalwegs synergistische Effekte haben könnte.
Diese Dissertation untersucht die Ausbildung motorischer Verarbeitungsflüssigkeit bei verbalen Stimuli, welche als Ursache für die Entstehung des Mere-Exposure Effekts angesehen wird. Ziel war es herauszufinden, ob eine Bewegung der Zunge, die external mittels Elektrostimulation verursacht wurde, Einfluss auf den Mere-Exposure Effekt ausübt. Des Weiteren wurde untersucht, ob der Effekt unter Elektrostimulation und gleichzeitiger Störung der Afferenz mittels Lokalanästhesie auftritt. Ergebnis dieser Studie war, dass der Mere-Exposure Effekt in der Gesamtstichprobe mit N = 68 Probanden nachzuweisen war. Eine bloße Motorinterferenz der Zunge ist demnach nicht der entscheidende Faktor für die Ausbildung von Fluency. Auch eine Ausschaltung der Afferenz mittels Anästhesie bei N = 37 Probanden konnte den Effekt nicht eliminieren und scheint somit keinen maßgeblichen Einfluss auf Fluency für verbale Stimuli zu haben.
Das zugrunde liegende Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Entnahmemorbidität nach erfolgter Scapulatransplantation in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie und die Dokumentation dieser in Form einer retrospektiven Studie.
Im Zeitraum vom Januar 1998 bis Dezember 2009 wurden in der Abteilung für Mund-, Kiefer-, und Plastische Gesichtschirurgie des Universitätsklinikums Würzburg insgesamt 62 Patienten mittels einem mikrochirurgisch revaskularisierten Scapulatransplantat versorgt. Von diesen konnten 26 nachuntersucht werden. Fünf davon waren nach aufgetretenen Komplikationen zum Untersuchungszeitpunkt bereits explantiert. Die Verlustrate belief sich somit auf 19 %.
Neben dem Ziel der Wiederherstellung und Konturierung verloren gegangener Weich- und Hartgewebe ist bei der mikrovaskulären Rekonstruktion im Mund-, Kiefer- und Gesichtsbereich vor allem die Rehabilitation der Funktion dieser von großer Bedeutung. Hierzu zählen besonders die Sprache, die Mastikation und das suffiziente Schlucken sowie das Aussehen.
Gegenwärtig stellt die rekonstruktive Chirurgie der Mandibula mittels mikrovaskulären transplantiertem Weich- und oder Hartgewebe die Methode der Wahl dar, da sie eine hohe Erfolgsquote mit sehr guten bis exzellenten ästhetischen und funktionellen Ergebnis bei der Mehrheit der Patienten liefert (104).
Wie unsere Untersuchungen zeigen, ist die Scapularegion ein gutes und verlässliches Spenderareal, dessen großer Vorteil gegenüber anderer Spenderregionen in der Gewinnung ausreichender Mengen von verschieden strukturierter Weich- und Hartgewebsanteile, der Kombinationsmöglichkeit dieser und den ausreichend kaliberstarken Gefäßen liegt. So gelingt es, neben einem reinen ossären Scapulalappen, versorgt durch den septokutan verlaufenden Ramus transversus der Arteria circumflexa scapulae auch einen Parascapulären Lappen, versorgt durch den absteigenden Ast der gleichen Arterie, zu heben. Durch das zusätzliche Einbeziehen der Arteria thoracodorsalis, ist es ebenfalls möglich, einen Latissimus- dorsi Lappen zu bilden, um so vor allem große, volumenbedürftige Defekte sehr gut zu versorgen. Das problemlose Transplantieren hierfür notwendiger großer Weichgewebsanteile und der geringe und gut vorhersehbare Volumenverlust dieser, ist ein weiterer großer Vorteil der untersuchten Spenderregion. Überdies ist es möglich, von der Scapulaspitze osseomyokutane Transplantate zu gewinnen und so Defekte der Prämaxilla zu rekonstruieren. Gelegentlich wird die beim rein ossären Transplantat geringe Länge der Arteria circumflexa scapulae im Vergleich zur Arteria circumflexa ilium profunda des Beckenkamms oder zur Arteria peronea der Fibula als nachteilig beschrieben. Durch geeignete Veneninterponate oder durch das zusätzliche Heben der Arteria thoracodorsalis kann dieser Nachteil jedoch gut und sicher kompensiert werden (70,108, 109).
Positiv ist außerdem die Möglichkeit, bei Bedarf den lateralen Scapularand mit zu heben, um eine knöcherne Basis zu schaffen. Die Tatsache, dass der hautversorgende Ast der Arteria thoracodorsalis nur in 75 % der Fälle vorkommt, ist jedoch der größte Nachteil eines solchen Transplantates (98).
Im Gegensatz zu dem großen Weichteilangebot der hier untersuchten Spenderregion, bietet der Beckenkamm ein nur begrenztes und gleichzeitig schwer mobilisierbares Hautvolumen zur Transplantation (67). Auch bei der Fibula wird der größte Nachteil in dem nur wenigen zur Verfügung stehenden Weichteilvolumen gesehen. Aus diesem Grund werden diese Transplantatarten in der Literatur hauptsächlich zur Versorgung großer und rein knöcherner Unterkieferdefekte als Transplantat erster Wahl gezählt (68, 71).
Ein weiterer Vorzug ist die nicht exponierte Lage der Entnahmestelle und die Möglichkeit der Gewinnung von nicht bis nur wenig behaarter Haut. Außerdem ist ein primärer Wundverschluß möglich. Keiner unserer Patienten äußerte, sich durch die Narbe gestört zu fühlen.
Ein Nachteil dieser Spenderregion ist jedoch, dass ein simultanes Arbeiten an der Tumorresektionsstelle und der Hebung des Transplantates nur schwer möglich ist, da eine Umlagerung des Patienten nötig ist. Dies verlängert die Operationsdauer und kann für Patienten, vor allem mit bestehenden Vorerkrankungen des Herzkreislaufsystems, ein entscheidender Faktor sein.
Weiterhin kann die Dicke des gewonnenen Weichgewebes, vor allem des M. Latissimus- dorsi, sich als nachteilig auswirken. Diese Tatsache macht eine Auskleidung der Wange, des Pharynx und des Gaumens schwierig. Außerdem können voluminösere Transplantate ungünstig für die Sprachentwicklung sein (155).
Da vor allem bei älteren Patienten mit bereits bestehenden Gehbeschwerden oft nicht auf ein Fibula- oder Beckenkammtransplantat zurückgegriffen werden kann, birgt die Scapularegion entscheidende Vorteile um eine längere Immobilisation der Patienten zu umgehen (107).
Im Rahmen der Nachuntersuchung wurden postoperative Beschwerden der Entnahmeregion wie Schmerzen, Jucken oder Brennen untersucht. Weiterhin wurden eventuelle Funktionseinschränkungen in Form von Kraftverlust und oder Bewegungseinschränkungen subjektiv und objektiv beurteilt. Fünfundsechzig Prozent gaben an, keinerlei Beschwerden in Form einer Mißempfindung wie Brennen oder Jucken im Narbenbereich zu haben. Weitere 53 % waren völlig schmerzfrei bzw. empfanden nur wenig und selten Schmerzen (19 %). Die Mehrheit (57 %) empfand subjektiv keinerlei Bewegungseinschränkung. Acht Prozent gaben an, in ihrem Bewegungsausmaß nur wenig eingeschränkt zu sein.
Wie in der Literatur, konnte auch diese Arbeit zeigen, dass die Entnahmemorbidität nur gering ist.
Bei 11 (42 %) Patienten konnte nach erfolgreicher Transplantateinheilung Implantate zur dentalen Rehabilitierung gesetzt werden.
Im Ergebnis wird aus dieser Arbeit ersichtlich, dass die Scapularegion als verlässliche und vielseitige Donorregion für mund-, kiefer- und gesichtschirurgische Rekonstruktionen nach ablativer Tumortherapie und vor allem für großvolumige Defekte sehr gut geeignet ist. Hierfür spricht neben der geringen Entnahmemorbidität, welche zu keinen signifikanten postoperativen Einschränkungen führte, das große und vielfältig kombinierbare Weichteilangebot sowie die prinzipielle Möglichkeit, Knochen in ausreichender Höhe und Breite zu gewinnen (110). Überdies unterstreicht die gute Patientenakzeptanz der postoperativen Ergebnisse seine herausragende Bedeutung in der rekonstruktiven Chirurgie und ist seit seinem ersten Einsatz 1989 zur mandibulären Rekonstruktion, ein unverzichtbarer und fest etablierter Bestandteil dieser. (65).