Tissue Engineering – Regenerative Medizin

Tissue Engineering ist die Verwendung einer Kombination aus Zellen und Materialmethoden sowie geeigneten biochemischen und physikochemischen Faktoren, um biologisches Gewebe zu verbessern oder zu ersetzen. Beim Tissue Engineering wird ein Gewebegerüst zur Bildung von neuem lebensfähigen Gewebe für medizinische Zwecke verwendet. Während es einst als Unterfeld von Biomaterialien eingestuft wurde, kann es nach Umfang und Bedeutung als eigenständiges Feld betrachtet werden.

Während die meisten Definitionen des Tissue Engineering einen breiten Anwendungsbereich abdecken, ist der Begriff in der Praxis eng mit Anwendungen verbunden, die Teile oder ganzes Gewebe reparieren. Häufig erfordert das betroffene Gewebe bestimmte mechanische und strukturelle Eigenschaften für eine einwandfreie Funktion. Der Begriff wurde auch auf Bemühungen zur Ausführung spezifischer biochemischer Funktionen unter Verwendung von Zellen innerhalb eines künstlich geschaffenen Unterstützungssystems verwendet. Der Begriff regenerative Medizin (Youtube.com Link) wird häufig synonym mit Tissue Engineering verwendet, obwohl die an der Regenerativen Medizin beteiligten Personen mehr Wert auf die Verwendung von Stammzellen oder Vorläuferzellen zur Gewebeherstellung legen.

Eine weit verbreitete Definition für Tissue Engineering ist ein interdisziplinäres Gebiet, das die Prinzipien der Ingenieurwissenschaften und der Lebenswissenschaften auf die Entwicklung von biologischen Ersatzstoffen anwendet, die zur Wiederherstellung, Aufrechterhaltung oder Verbesserung von biologischem Gewebe funktioniert. Tissue Engineering wurde auch definiert als ,mVerständnis der Prinzipien des Gewebewachstums und deren Anwendung zur Herstellung von funktionellem Ersatzgewebe für die klinische Anwendung”.

Leistungsstarke Entwicklungen auf dem multidisziplinären Gebiet des Tissue Engineerings haben zu neuartigen Gewebeteilen und Implementierungsstrategien geführt. Wissenschaftliche Fortschritte bei Biomaterialien, Stammzellen, Wachstums- und Differenzierungsfaktoren sowie biomimetischen Umgebungen haben einzigartige Möglichkeiten geschaffen, um Gewebe im Labor aus Kombinationen von konstruierten extrazellulären Matrizen, Zellen und biologisch aktiven Molekülen herzustellen. Zu den größten Herausforderungen, denen sich Tissue Engineering derzeit gegenübersieht, gehören die Notwendigkeit komplexerer Funktionen sowie funktioneller und biomechanischer Stabilität und Vaskularisierung in für die Transplantation bestimmten Laborgewachsenen Geweben.

Beispiele für Tissue Engineering

  • In vitro-Fleisch: In vitro kultivierbares künstliches tierisches Muskelgewebe
  • Biokünstliches Lebergerät: Verschiedene Forschungsanstrengungen haben
    Leberunterstützungsgeräte unter Verwendung lebender Hepatozyten hergestellt
  • Künstliche Bauchspeicheldrüse: Die Forschung beinhaltet die Verwendung von Inselzellen zur Produktion und Regulierung von Insulin, insbesondere bei Diabetes
  • Künstliche Blasen: Anthony Atala hat künstlich gewachsene Blasen in sieben von etwa 20 menschlichen Probanden im Rahmen eines Langzeitversuchs erfolgreich implantiert
  • Knorpel: Im Labor gezüchtetes Gewebe wurde erfolgreich zur Reparatur von Knieknorpel eingesetzt
  • Gerüstfreier Knorpel: Knorpel wird ohne Verwendung von exogenem Gerüstmaterial erzeugt. Bei dieser Methode ist alles Material im Konstrukt zellulär oder direkt von den Zellen selbst produziert
  • Gewebezüchtete Atemwege
  • Künstliche Haut aus menschlichen Hautzellen, die in einem Hydrogel eingebettet sind, wie bei bioprintierten Konstrukten für die Reparatur von Schlachtfeldern
  • Künstliches Knochenmark

Die Zellen als Bausteine

Beim Tissue Engineering werden lebende Zellen als Konstruktionsmaterial eingesetzt. Beispiele umfassen die Verwendung lebender Fibroblasten beim Hautersatz oder der Hautreparatur, mit lebenden Chondrozyten reparierter Knorpel oder andere Arten von Zellen, die auf andere Weise verwendet werden. Zellen standen als Konstruktionsmaterial zur Verfügung, als Wissenschaftler der Geron Corp. 1998 entdeckten, wie sie Telomere verlängern können, um immortalisierte Zelllinien herzustellen.

Die Extraktion

Aus fluiden Geweben wie Blut werden die Zellen durch Massenverfahren, üblicherweise dZentrifugation oder Apherese, extrahiert. Aus festem Gewebe ist die Extraktion schwieriger. Normalerweise wird das Gewebe zerkleinert und dann mit den Enzymen Trypsin oder Kollagenase verdaut, um die extrazelluläre Matrix (ECM) zu entfernen, in der sich die Zellen befinden. Danach sind die Zellen frei schwebend und werden mittels Zentrifugation oder Apherese extrahiert. Die Verdauung mit Trypsin hängt stark von der Temperatur ab. Höhere Temperaturen verdauen die Matrix schneller, verursachen jedoch mehr Schaden. Kollagenase ist weniger temperaturabhängig und schädigt weniger Zellen, dauert jedoch länger und ist ein teureres Reagenz.

Arten von Zellen

Autologe Zellen werden von derselben Person erhalten, in die sie reimplantiert werden. Autologe Zellen haben die geringsten Probleme mit der Abstoßung und Übertragung von Erregern, sind jedoch in einigen Fällen möglicherweise nicht verfügbar. Beispielsweise stehen bei genetischen Erkrankungen geeignete autologe Zellen nicht zur Verfügung. Auch sehr kranke oder ältere Personen sowie Patienten, die an schweren Verbrennungen leiden, verfügen möglicherweise nicht über ausreichende Mengen an autologen Zellen, um nützliche Zelllinien aufzubauen.

Da diese Kategorie von Zellen vom Patienten geerntet werden muss, gibt es außerdem einige Bedenken hinsichtlich der Notwendigkeit, solche chirurgischen Operationen durchzuführen, die zu einer Infektion der Spenderstelle oder zu chronischen Schmerzen führen können. Autologe Zellen müssen auch aus Proben kultiviert werden, bevor sie verwendet werden können. Dies erfordert Zeit, sodass autologe Lösungen möglicherweise nicht sehr schnell sind. In letzter Zeit ist ein Trend zur Verwendung von mesenchymalen Stammzellen aus Knochenmark und Fett zu verzeichnen. Diese Zellen können sich in eine Vielzahl von Gewebetypen unterscheiden, darunter Knochen, Knorpel, Fett und Nerven. Eine große Anzahl von Zellen kann leicht und schnell aus Fett isoliert werden, wodurch die Möglichkeit besteht, dass eine große Anzahl von Zellen schnell und einfach erhalten werden kann.

Allogene Zellen stammen aus dem Körper eines Spenders derselben Art. Zwar gibt es einige ethische Einschränkungen bei der Verwendung menschlicher Zellen für In-vitro-Studien, der Einsatz von dermalen Fibroblasten aus menschlicher Vorhaut hat sich jedoch als immunologisch unbedenklich erwiesen und ist daher eine geeignete Wahl für das Tissue Engineering von Haut. Xenogene Zellen sind diese von Individuen einer anderen Spezies isoliert. Insbesondere wurden Tierzellen in Experimenten, die auf den Bau von Herz-Kreislauf-Implantaten abzielen, recht umfangreich eingesetzt.

Stammzellen sind undifferenzierte Zellen mit der Fähigkeit, sich in Kultur zu teilen und verschiedene Formen spezialisierter Zellen hervorzurufen. Entsprechend ihrer Quelle werden Stammzellen in ,,erwachsene” und “embryonale” Stammzellen unterteilt, wobei die erste Klasse multipotent ist und die letztere meist pluripotent ist; Einige Zellen sind im frühesten Stadium des Embryos totipotent. Zwar gibt es immer noch eine große ethische Debatte im Zusammenhang mit der Verwendung von embryonalen Stammzellen, es wird jedoch angenommen, dass andere alternative, durch Quellen induzierte Stammzellen für die Reparatur von erkrankten oder geschädigten Geweben nützlich sein können oder zum Wachstum neuer Organe verwendet werden können.

Die Gerüste

Gerüste sind Bestandteile, die so konstruiert wurden, dass erwünschte zelluläre Interaktionen zur Bildung neuer funktioneller Gewebe für medizinische Zwecke beitragen. In diese Strukturen werden häufig Zellen ,,ausgesät”, die die dreidimensionale Gewebebildung unterstützen. Gerüste ahmen die extrazelluläre Matrix des nativen Gewebes nach, rekapitulieren das In-vivo-Milieu und ermöglichen den Zellen, ihre eigene Mikroumgebung zu beeinflussen. Sie dienen in der Regel mindestens einem der folgenden Zwecke: Erlauben der Zellanhaftung und -migration, Abgabe und Aufbewahrung von Zellen und biochemischen Faktoren, Ermöglichung der Diffusion lebenswichtiger Zellnährstoffe und exprimierter Produkte, Ausüben bestimmter mechanischer und biologischer Einflüsse, um das Verhalten der Zellphase zu verändern. Im Jahr 2009 implantierte ein interdisziplinäres Team unter der Leitung des Thoraxchirurgen Thorsten Walles die erste bioartifizielle Transplantation, die ein angeborenes Gefäßnetz für die Transplantatversorgung nach Transplantation für einen Patienten bereitstellt, der die Rekonstruktion der Trachea erwartet.

Um das Ziel der Geweberekonstruktion zu erreichen, müssen Gerüste bestimmte Anforderungen erfüllen. Eine hohe Porosität und eine ausreichende Porengröße sind notwendig, um das Zellaussaat und die Diffusion in der gesamten Struktur sowohl der Zellen als auch der Nährstoffe zu erleichtern. Die biologische Abbaubarkeit ist oft ein wesentlicher Faktor, da Gerüste vorzugsweise von den umgebenden Geweben aufgenommen werden müssen, ohne dass ein chirurgischer Eingriff erforderlich ist. Die Geschwindigkeit, mit der der Abbau auftritt, muss so gut wie möglich mit der Geschwindigkeit der Gewebebildung übereinstimmen: Dies bedeutet, dass Zellen zwar ihre eigene natürliche Matrixstruktur um sich selbst herstellen, das Gerüst jedoch strukturelle Integrität im Körper bietet und dies letztendlich auch brechen ab und lassen das neugebildete Gewebe die mechanische Belastung übernehmen. Die Injektionsfähigkeit ist auch für klinische Zwecke wichtig. Jüngste Untersuchungen zum Organdruck zeigen, wie wichtig eine gute Kontrolle der 3D-Umgebung ist, um die Reproduzierbarkeit von Experimenten sicherzustellen und bessere Ergebnisse zu erzielen.

Die Materialien

Es wurden viele verschiedene Materialien (natürlich und synthetisch, biologisch abbaubar und dauerhaft) untersucht. Die meisten dieser Materialien sind im medizinischen Bereich vor dem Aufkommen des Tissue Engineering als Forschungsthema bekannt, da sie bereits als bioresorbierbare Nähte eingesetzt werden. Beispiele für diese Materialien sind Kollagen und einige Polyester. Neue Biomaterialien wurden entwickelt, um ideale Eigenschaften und funktionale Anpassungsmöglichkeiten zu bieten: Injektionsfähigkeit, synthetische Herstellung, Biokompatibilität, Nicht-Immunogenität, Transparenz, Fasern im Nanomaßstab, niedrige Konzentration, Resorptionsraten usw. PuraMatrix, die aus den MIT-Laboren von Zhang, Rich stammt , Grodzinsky und Langer ist eine dieser neuen biomimetischen Gerüstfamilien, die inzwischen kommerzialisiert wurde und das klinische Tissue Engineering beeinflusst.

Ein häufig verwendetes synthetisches Material ist PLA – Polymilchsäure. Hierbei handelt es sich um einen Polyester, der im menschlichen Körper unter Bildung von Milchsäure abgebaut wird, einer natürlich vorkommenden Chemikalie, die leicht aus dem Körper entfernt werden kann. Ähnliche Materialien sind Polyglykolsäure (PGA) und Polycaprolacton (PCL): Ihr Abbau-Mechanismus ist dem von PLA ähnlich, sie zeigen jedoch im Vergleich zu PLA eine schnellere bzw. langsamere Abbaurate. Während diese Materialien die mechanische Festigkeit und strukturelle Integrität gut aufrechterhalten haben, weisen sie eine hydrophobe Natur auf. Diese Hydrophobie hemmt deren Biokompatibilität, wodurch sie für die In-vivo-Verwendung als Gerüstgewebe weniger wirksam sind.

Um den Mangel an Biokompatibilität zu beheben, wurde viel Forschung betrieben, um diese hydrophoben Materialien mit hydrophilen und biokompatibleren Hydrogelen zu kombinieren. Während diese Hydrogele eine überlegene Biokompatibilität aufweisen, fehlt ihnen die strukturelle Integrität von PLA, PCL und PGA. Durch die Kombination der beiden unterschiedlichen Materialtypen versuchen die Forscher, eine synergistische Beziehung zu schaffen, die zu einem biokompatibleren Gewebegerüst führt. Gerüste können auch aus natürlichen Materialien hergestellt werden: Insbesondere wurden verschiedene Derivate der extrazellulären Matrix untersucht, um ihre Fähigkeit zur Unterstützung des Zellwachstums zu bewerten.

Proteische Materialien wie Collagen oder Fibrin und polysaccharidische Materialien wie Chitosan oder Glycosaminoglycane (GAGs) haben sich zwar hinsichtlich der Zellverträglichkeit als geeignet erwiesen, es gibt jedoch immer noch Probleme mit der potentiellen Immunogenität. Unter GAGs ist Hyaluronsäure, möglicherweise in Kombination mit Vernetzungsmitteln (z. B. Glutaraldehyd, wasserlösliches Carbodiimid usw.) eine der möglichen Optionen als Gerüstmaterial. Funktionalisierte Gruppen von Gerüsten können bei der Abgabe von kleinen Molekülen (Wirkstoffen) an bestimmte Gewebe nützlich sein. Eine andere zu untersuchende Form des Gerüsts sind dezellularisierte Gewebeextrakte, wobei die verbleibenden Zellreste / extrazellulären Matrizen als Gerüst wirken. Vor kurzem wurde eine Reihe von Biomaterialien aus Nanokompositen hergestellt, indem Nanomaterialien in die Polymermatrix eingebaut werden, um bioaktive Gerüste herzustellen.

Eine Studie von 2009 von Derda et al. Ziel war es, in vivo-ähnliche Bedingungen für 3D-Gewebe zu verbessern, indem Schichten aus mit Suspensionen von Zellen in extrazellulärem Matrix-Hydrogel imprägniertem Papier gestapelt und entstapelt werden, wodurch es möglich wird, Sauerstoff- und Nährstoffgradienten in 3D zu steuern und molekulare und genetische Antworten zu analysieren “. Es ist möglich, Gradienten löslicher Moleküle zu manipulieren und Zellen in diesen komplexen Gradienten effektiver zu charakterisieren als herkömmliche 3D-Kulturen, die auf Hydrogelen, Zellkugeln oder 3D-Perfusionsreaktoren basieren. Unterschiedliche Papierdicken und Medientypen unterstützen eine Vielzahl experimenteller Umgebungen. Nach der Dekonstruktion können diese Blätter für das zellbasierte Hochdurchsatz-Screening und die Wirkstoffsuche nützlich sein.

Die Gewebe-Gefäßtransplantat

In der Literatur wurde eine Reihe verschiedener Verfahren zur Herstellung von porösen Strukturen beschrieben, die als Gerüst für das Tissue Engineering verwendet werden. Jede dieser Techniken bietet ihre eigenen Vorteile, aber keine ist frei von Nachteilen. Die molekulare Selbstorganisation ist eine der wenigen Methoden zur Erzeugung von Biomaterialien mit Eigenschaften, die in Bezug auf Größe und Chemie denen der natürlichen in-vivo-extrazellulären Matrix (ECM) ähneln. Dies ist ein entscheidender Schritt für das Tissue-Engineering komplexer Gewebe. Darüber hinaus haben diese Hydrogel-Gerüste eine überlegene Toxizität und Biokompatibilität in vivo gegenüber herkömmlichen Makroskaffeln und von Tieren stammenden Materialien gezeigt.

Die Textiltechnologien

Diese Techniken umfassen alle Ansätze, die erfolgreich zur Herstellung von Vliesstoffen aus verschiedenen Polymeren eingesetzt wurden. Insbesondere wurden nicht gewebte Polyglycolidstrukturen für Tissue Engineering-Anwendungen getestet: Solche Faserstrukturen haben sich als nützlich erwiesen, um verschiedene Zelltypen zu züchten. Die hauptsächlichen Nachteile beziehen sich auf die Schwierigkeiten bei der Erzielung einer hohen Porosität und einer regelmäßigen Porengröße.

Lösungsmittelgießen und Partikelauslaugung (SCPL) ermöglicht die Herstellung von Strukturen mit regelmäßiger Porosität, jedoch mit geringer Dicke. Zuerst wird das Polymer in einem geeigneten organischen Lösungsmittel gelöst (z. B. könnte Polymilchsäure in Dichlormethan gelöst werden), dann wird die Lösung in eine mit Porogenpartikeln gefüllte Form gegossen. Ein solches Porogen kann ein anorganisches Salz wie Natriumchlorid, Saccharosekristalle, Gelatinekugeln oder Paraffinkugeln sein. Die Größe der Porogenpartikel beeinflusst die Größe der Gerüstporen, während das Verhältnis von Polymer zu Porogen direkt mit der Menge an Porosität der Endstruktur korreliert.

Nachdem die Polymerlösung gegossen worden ist, kann das Lösungsmittel vollständig verdampfen, dann wird die Verbundstruktur in der Form in ein Bad einer Flüssigkeit getaucht, die zum Lösen des Porogens geeignet ist: Wasser im Fall von Natriumchlorid, Saccharose und Gelatine oder eines aliphatischen Lösungsmittel wie Hexan zur Verwendung mit Paraffin. Sobald das Porogen vollständig aufgelöst ist, wird eine poröse Struktur erhalten. Abgesehen von dem kleinen Dickenbereich, der erhalten werden kann, besteht ein weiterer Nachteil von SCPL in der Verwendung organischer Lösungsmittel, die vollständig entfernt werden müssen, um eine mögliche Beschädigung der auf dem Gerüst geimpften Zellen zu vermeiden.

Der Gasschaum

Um die Notwendigkeit der Verwendung organischer Lösungsmittel und fester Porogene zu überwinden, wurde eine Technik entwickelt, bei der Gas als Porogen verwendet wird. Zunächst werden scheibenförmige Gebilde aus dem gewünschten Polymer mittels Formpressen unter Verwendung einer erhitzten Form hergestellt. Die Scheiben werden dann in eine Kammer gelegt, in der sie mehrere Tage unter hohem CO2-Druck stehen. Der Druck in der Kammer wird allmählich wieder auf Atmosphärenniveau gebracht. Während dieses Verfahrens werden die Poren von den Kohlendioxidmolekülen gebildet, die das Polymer verlassen, was zu einer schwammartigen Struktur führt. Die Hauptprobleme, die sich aus einer solchen Technik ergeben, werden durch die übermäßige Wärme verursacht, die während des Formpressens verwendet wird (was den Einbau von temperaturlabilem Material in die Polymermatrix verhindert) und durch die Tatsache, dass die Poren keine miteinander verbundene Struktur bilden.

Diese Technik erfordert nicht die Verwendung eines festen Porogens wie SCPL. Zuerst wird ein synthetisches Polymer in einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Polymilchsäure in Dichlormethan) gelöst, dann wird die Polymerlösung mit Wasser versetzt und die beiden Flüssigkeiten werden gemischt, um eine Emulsion zu erhalten. Bevor sich die beiden Phasen trennen können, wird die Emulsion in eine Form gegossen und durch Eintauchen in flüssigen Stickstoff schnell eingefroren. Die gefrorene Emulsion wird anschließend gefriergetrocknet, um das dispergierte Wasser und das Lösungsmittel zu entfernen, wodurch eine verfestigte, poröse Polymerstruktur zurückbleibt.

Während Emulgierung und Gefriertrocknung im Vergleich zu SCPL eine schnellere Zubereitung ermöglichen (da kein zeitaufwändiger Auslaugungsschritt erforderlich ist), sind immer noch Lösungsmittel erforderlich. Darüber hinaus ist die Porengröße relativ klein und die Porosität ist oft unregelmäßig. Das Gefriertrocknen an sich ist auch eine allgemein angewandte Technik zur Herstellung von Gerüsten. Insbesondere wird es zur Herstellung von Kollagenschwämmen verwendet: Kollagen wird in sauren Lösungen von Essigsäure oder Salzsäure gelöst, die in eine Form gegossen, mit flüssigem Stickstoff eingefroren und anschließend lyophilisiert werden.

Ähnlich wie bei der vorherigen Technik erfordert das TIPS-Phasentrennungsverfahren die Verwendung eines Lösungsmittels mit einem niedrigen Schmelzpunkt, das leicht zu sublimieren ist. Zum Beispiel könnte Dioxan zum Lösen von Polymilchsäure verwendet werden, dann wird die Phasentrennung durch Zugabe einer kleinen Menge Wasser induziert: Es wird eine polymerreiche und eine polymerarme Phase gebildet. Nach dem Abkühlen unter den Lösungsmittelschmelzpunkt und einigen Tagen Vakuumtrocknung, um das Lösungsmittel zu sublimieren, wird ein poröses Gerüst erhalten. Die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung weist die gleichen Nachteile der Emulgierung/Gefriertrocknung auf.

L-Arginin zur Verbesserung der Proliferation

Adipose Tissue Engineering ist eine vielversprechende Lösung für die Rekonstruktion von Weichteilfehlern. Eine unzureichende Neovaskularisierung in den Gerüsten, die zu Nekrose und Gewebeverlust führt, ist immer noch ein erheblicher Mangel der derzeitigen Tissue-Engineering-Versuche. Biomaterialien, die angiogene Faktoren wie L-Arginin freisetzen, könnten diese Herausforderung überwinden, indem sie die Gefäßneubildung der Konstrukte unterstützen. L-Arginin ist in organischen Lösungsmitteln unlöslich und kann daher im Gegensatz zu seinem Ethylester nicht in üblicherweise verwendete Polymere eingebaut werden.

Hier verglichen wir die Auswirkungen von Arginin und dessen Ethylester auf Endothelzellen und Präadipozyten und erzeugten ein angiogenes Polymer, das Arginin-Ethylester freisetzt. Wir kultivierten Endothelzellen und aus Adiposegewebe stammende Endothelzellen in Arginin-freiem Medium, ergänzt mit L-Arginin oder L-Argininethylester, und untersuchten die Proliferationsrate bzw. den Grad der adipogenen Differenzierung. Untersuchungen dazu zeigten, dass Argininethylester wie Arginin die Proliferation von Endothelzellen und Preadipozyten signifikant erhöhte, ohne eine induzierte adipogene Umwandlung der Preadipozyten zu hemmen. Zudem zeigte sich, dass das Argininethylester freisetzende Polymer das Wachstum von Endothelzellen signifikant erhöht. Die vorliegenden Daten sind hilfreiche Anhaltspunkte für die Erzeugung angiogenetischer Biomaterialien, die das Wachstum von Endothelzellen fördern, und könnten dadurch die Neovaskularisierung innerhalb von Tissue-Engineering-Ansätzen unterstützen.

Traubenkernextrakt zur Beschleunigung der Wundheilung

Traubenkernextrakt kann dazu beitragen, dass Hautwunden schneller abheilen und dies mit einer geringeren Narbenbildung. Das Extrakt scheint die Wundheilung auf zwei Arten zu unterstützen: Es hilft dem Körper, mehr aus einer Verbindung herzustellen, die zur Regeneration geschädigter Blutgefäße verwendet wird, und es erhöhte auch die Anzahl freier Radikale in der Wundstelle. Freie Radikale helfen, potenziell pathogene Bakterien aus einer Wunde zu entfernen.

In zwei verwandten Experimenten testeten die Forscher die Wirkung von Traubenkernextrakt auf Mäuse und auf menschliche Hautzellen. Dies ist der erste Hinweis darauf, dass ein natürlicher Extrakt eine solch tiefgreifende Wirkung auf die Wundheilung haben könnte. Die Forscher behandelten Hautwunden an Mäusen mit einer topischen Formulierung von Traubenkern-Proanthocyanidin-Extrakt (GSPE). Proanthocyanidin, einer der Hauptbestandteile von Traubenkernextrakt, gilt als starkes Antioxidans. An einer Wundstelle, die reich an freien Radikalen ist, nimmt der Extrakt einige prooxidative Eigenschaften an.

Jede von neun Mäusen in der Studie erhielt auf ihrem Rücken zwei kleine Stichwunden. Die Forscher trugen GSPE auf eine der Wunden auf und deckten die andere mit Salzlösung als Kontrolle ab. Ansonsten konnten die Wunden natürlich heilen. Die Tiere wurden fünf Tage nach ihrer Verwundung eingeschläfert. Ein kleiner Hautbereich – 1 bis 1,5 Millimeter – wurde aus den Rändern der behandelten und unbehandelten Wunden herausgeschnitten. Die Forscher suchten nach Anzeichen einer verbesserten Heilung in den mit GSPE behandelten Proben und verglichen diese mit den Heilungsmustern des mit Salzlösung behandelten Gewebes.

Die mit Traubenkernextrakt behandelte Haut befand sich weiter im Vergleich zu dem mit Salzlösung behandelten Gewebe. Die mit Extrakt behandelte Haut zeigte Anzeichen einer schnelleren Heilung und das neu gebildete Gewebe war dichter, was bedeutet, dass seine Struktur stärker war. Die Forscher sahen im Granulationsgewebe der mit GSPE behandelten Wunden erhöhte Konzentrationen von Tenascin, einem Protein, das beim Aufbau von Bindegewebe hilft. Granulationsgewebe ist das rauhe, rosafarbene Gewebe, das sich normalerweise bildet, wenn eine Wunde heilt. Es enthält neue Kapillaren und Bindegewebe. Tenascin ist ein Marker für die Wundheilung der Haut. Es war viel mehr Tenascin im Granulationsgewebe der mit GSPE behandelten Wunden vorhanden.

Die Forscher stellten auch erhöhte Konzentrationen von VEGF fest, der Verbindung, die dem Körper beim Wiederaufbau von Blutgefäßen hilft. In früheren Untersuchungen fanden Sen und seine Kollegen heraus, dass GSPE dazu beigetragen hat, das für die Initiierung der VEGF-Produktion verantwortliche Gen zu aktivieren. In einem verwandten Experiment behandelten die Forscher auch menschliche Hautzellen mit GSPE, wobei festgestellt wurde, dass der Extrakt den im Labor gezüchteten Zellen dabei half, mehr VEGF zu produzieren. Mehr VEGF bedeutet, dass sich Blutgefäße schneller bilden und dass mehr Nährstoffe vom Blut transportiert werden, um geschädigtes Gewebe zu regenerieren. GSPE schien nicht nur die Regeneration der Blutgefäße zu unterstützen, sondern es schien auch, dass der Anteil freier Radikale an der Wundstelle erhöht wurde.

Der Extrakt nahm in einer an Oxidationsmittel reichen Umgebung eine milde prooxidative Eigenschaft an. Übermäßige Mengen an freien Radikalen sind schädlich. Aber jede lebende Zelle bildet freie Radikale. In kontrollierten Mengen helfen sie dem Körper zu funktionieren. Bei niedrigen Konzentrationen können freie Radikale die Proliferation von Zellen sowie die Bildung von Bindegewebe und neuen Blutgefäßen stimulieren. Hautwunden sind reich an freien Radikalen. Die Wunden, die mit Traubenkernextrakt behandelt worden waren, hatten einen länger anhaltenden Effekt auf freie Radikale.

Traubenkernextrakt ist zwar eine gute Nachricht für verwundetes Gewebe, topischer Traubenkernextrakt wird jedoch nach Angaben von Truehealth.org nicht kommerziell verkauft. Und die Verbraucher sollten nicht erwarten, dass sie durch die Einnahme von Traubenkernextrakt in Vitaminform die gleichen wundheilenden Wirkungen erzielen. Oral genommen wirkt der Extrakt wie ein Antioxidans. Aber in einer Wunde, in der freie Radikale reichlich vorhanden sind, nimmt Proanthocyanidin prooxidatives Verhalten an, wie die Studie ergab.