Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen therapeutischer Konzepte zur Förderung der anatomischen und funktionellen Regeneration über große Defektstrecken im Nervus ischiadicus der adulten Ratte

Schmitte, Ruth

In the present study, several concepts in the context of “tissue engineering” have been evaluated concerning therapy of peripheral nerve injuries with loss of substance. Applicability of the clinical gold standard for reconstruction of large defects, the autologous nerve transplant, is restricted because of limited availability of nerve material and functional loss at the donor site. An alternative therapeutic concept constitutes application of an artificial biohybrid nerve transplant. This transplant could potentially consist of a scaffold made of polysialic acid (polysia), which is filled with Schwann cells (SC), overexpressing fibroblast growth factor 2 (FGF-2), and extracellular matrix protein. Intraoperative electrical stimulation of the proximal nerve stump constitutes a possibility to enhance functional recovery. In an electrostimulation study, the effect of electrical stimulation of the proximal nerve stump on axonal regeneration over a large nerve gap has been evaluated. Therefore a 13 mm defect in the sciatic nerve of adult Spraque Dawley rats was bridged with silicone tubes filled with Matrigel, naïve neonatal rat SCs or control vector transfected or FGF-2 overexpressing SCs. Several electrostimulated animals showed functional recovery 8 weeks post operationem (OP) as shown using electrodiagnostic measurements. Histomorphometric evaluation showed a slight enhancement of axonal regeneration in the electrostimulated groups 8 weeks post OP and retrograde tracing indicated a tendency for increased regeneration of motor axons. To make “tissue engineering” applicable also in veterinary medicine for reconstruction of nerve defects with loss of substance, canine Schwann cells (cSC) were genetically modified and afterwards transplanted into a lesion in the sciatic nerve of rats. Enhanced green fluorescent protein (EGFP) expressing cSCs could be detected up to 2 weeks in the regenerating rat nerve tissue. The studies provide promising results regarding an enhanced nerve regeneration over large defects and concerning a future clinical application of “tissue engineering” instead of autograft repair on patients in both human and veterinary medicine.

In der vorliegenden Arbeit wurden im Rahmen des „Tissue Engineering“ verschiedene Konzepte zur Therapie peripherer Nervenverletzungen mit Substanzverlust evaluiert. Der klinische Goldstandard zur Rekonstruktion großer Defektstrecken, das autologe Nerventransplantat, ist nur eingeschränkt einsetzbar, da das Spendermaterial nur limitiert erhältlich ist und einen Funktionsverlust am Entnahmeort des Nerven nach sich zieht. Ein alternatives Therapiekonzept stellt daher die Verwendung eines artifiziellen biohybriden Nerventransplantates dar. Dieses könnte potentiell aus einem Gerüst aus Polysialinsäure (PolySia), welches mit gentechnisch, zur Überexpression von Fibroblastenwachstumsfaktor-2 (FGF-2), modifizierten Schwann-Zellen (SZ) und Extrazelluärem Matrix (EZM)-Protein gefüllt ist, bestehen. Die intraoperative Elektrostimulation des proximalen Nervenstumpfes stellt außerdem eine Möglichkeit dar, um die funktionelle Wiederherstellung zu verbessern. In einer Elektrostimulations-Studie wurde die Wirkung der elektrischen Stimulation des proximalen Nervenstumpfes auf die axonale Regeneration über eine große Nervenlücke untersucht. Hierzu wurde ein 13 mm langer Defekt im Nervus (N.) ischiadicus adulter Spraque Dawley Ratten mit Matrigel-, naiven neonatalen Ratten-SZ, Kontrolvektor-transfizierten oder FGF-2 überexprimierenden SZ-gefüllten Silikonröhrchen überbrückt. Einzelne elektrostimulierte Tiere zeigten anhand elektrodiagnostischer Messungen 8 Wochen post Operationem (OP) eine funktionelle Regeneration des N. ischiadicus. Die histomorphometrische Auswertung ergab eine geringgradig verbesserte Axonregeneration in den elektrostimulierten Gruppen 8 Wochen post OP und das retrograde Tracing wies auf eine Tendenz zur vermehrten Regeneration motorischer Axone hin. Um das „Tissue Engineering“ zur Rekonstruktion von Nervendefekten mit Substanzverlust auch der Veterinärmedizin zugänglich machen zu können, wurden in der caninen Schwann-Zell (cSZ)-Studie Hunde-Schwann-Zellen gentechnisch modifiziert und dann in eine N. ischiadicus-Läsion der adulten Ratte transplantiert. Enhanced green fluorescent protein (EGFP)-exprimierende cSZ konnten bis zu 2 Wochen post OP im regenerierenden Nervengewebe der Ratte nachgewiesen werden. Die Studien liefern viel versprechende Resultate im Hinblick auf eine verbesserte Nervenregeneration über große Defektstrecken und auf eine zukünftige klinische Anwendung des „Tissue Engineering“ anstelle des autologen Transplantates an Patienten in Human- und Veterinärmedizin.

Quote

Citation style:

Schmitte, Ruth: In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen therapeutischer Konzepte zur Förderung der anatomischen und funktionellen Regeneration über große Defektstrecken im Nervus ischiadicus der adulten Ratte. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export