Histologische und funktionelle Charakterisierung von primären Keratinozytenkulturen aus dem Läsionsgebiet schwerstverbrannter Patienten

Einleitung:In der Vergangenheit wurden Keratinozyten lediglich als
Träger des epidermalen Rahmengerüsts angesehen. Heute weiß man,
dass die Keratinozyten eine Vielzahl biologisch bedeutsamer
Moleküle sezernieren, mit denen sie bedarfsweise aktiv und
wesentlich an vielen, insbesondere entzündlichen und
immunologischen Reaktionen mitwirken. Daher sind Proliferation und
Immunaktivierung bei Keratinozyten nicht prinzipiell gekoppelt.
Seit 1981 werden kultivierte epitheliale Transplantate (KETs) zur
Behandlung von Brandverletzten eingesetzt. Neben autologem
Material, das erst spät verfügbar ist, erlangen kryokonservierte
allogene Keratinozytentransplantate, vor allem bei
Schwerbrandverletzten, immer mehr an Bedeutung. Allogene KETs
beschleunigen die Heilung thermischer Wunden. Allerdings verbleiben
sie nicht dauerhaft auf der Wunde, sondern werden schrittweise
durch autologe Zellen ersetzt. Ihr Effekt könnte deshalb auf der
Exprimierung von Zytokinen und Wachstumsfaktoren beruhen. Material
und Methode:Das Ziel vorliegender Studie war, vergleichend die
zelluläre Zusammensetzung allogener KETs aus
Mammareduktionsmaterial mit autologen aus wundnah gewonnenem
Material Schwerstverbrannter zu untersuchen. Ausserdem sollten
funktionelle Veränderungen hinsichtlich des in vitro
Sekretionsmusters ausgewählter Mediatoren nach 5-, 10- und
15-tägiger Kultur, sowie nach Kryokonservierung charakterisiert und
mit dem klinischen Verlauf korreliert werden. Die Erhebung der
immunhistologischen Befunde erfolgte an gefärbten Zytospins nach
HE- bzw. ABC-Methode. Zytokine und Wachstumsfaktoren in den
Überständen der Keratinozytenkulturen wurden mit Bioplex
Immunoassays quantifiziert. Die beiden Untersuchungskollektive
stellten 17 Verbrennungspatienten mit > 25% TBSA, Grad II
und/oder III und 17 zufällig ausgewählten Patientinnen, die sich
einer Brustverkleinerung unterzogen. Resultate: Eine exemplarisch
durchgeführte Histologie allogener KETs aus Mammareduktionsmaterial
zeigte morphologisch heterogene Keratinozyten mit einem deutlich
erhöhten Anteil terminal differenzierter suprabasaler Zellen,
verglichen mit autologen aus Patientenmaterial (CK 10, 11 positiv).
In den autologen Transplantaten waren gegenüber den allogenen
vermehrt teilungsaktive Basalzellen nachweisbar (CK 5, Vimentin
positiv). Leukozyten, Makrophagen, Dendritische Zellen,
Endothelzellen und Fibroblasten konnten in autologen und allogenen
KETs nicht nachgewiesen werden. IL-1a, IL-1b, IL-2, IL-4, IL-8,
IL-10, IFN-g und TNF-a waren in den allogenen und autologen
KET-Überständen nicht oder lediglich in Spuren nachweisbar. IL-1RA
konnte in den Kulturen beider Gruppen in hohen Konzentrationen
nachgewiesen werden. Die Sekretionsleistung von IL-6 und GM-CSF
(Proliferationsschub der Keratinozyten, Chemotaxin) nach
Verbrennungstrauma war während der ersten 15 Kultivierungstage
gegenüber der Kontrollgruppe signifikant erhöht. Insbesondere die
Gruppe der verstorbenen Patienten zeigte deutlich höhere
Konzentrationen dieser Mediatoren in den Kulturüberständen während
der ersten 15 Kulturtage im Vergleich zur Gruppe der überlebenden
Patienten. VEGF, FGF-basic, TGF-ß und G-CSF zeigten in ihrem
Sekretionsverhalten nur vergleichsweise minimale Unterschiede
zwischen den beiden Kollektiven. Die Kryokonservierung führte zu
einer verminderten Mediatorensynthese, mit Ausnahme signifikant
erhöhter Konzentrationen der intrazellulär gespeicherten Mediatoren
IL-1a und IL-1ß in der 24-stündigen Kultur nach dem Auftauen. Sie
sind offensichtlich das Ergebnis physikalischer Freisetzung durch
Zelldestruktion. Diskussion: Schweres Verbrennungstrauma führt zu
einer erhöhten Teilungsaktivität von wundnahen epidermalen
Basalzellen mit konsekutiv gesteigerter Mediatorenfreisetzung.
Insbesondere die signifikant erhöhte in vitro Freisetzung des
potenten Mitogens und proinflammatorischen Zytokins Interleukin-6
aus Keratinozyten nach schwerer Verbrennungsverletzung, verglichen
mit solchen aus Mammareduktionsmaterial, ist ein deutlicher
Hinweis, sowohl auf das entzündliche Geschehen, als auch auf die
erhöhte Aktivität der thermisch beeinträchtigten Epithelzellen mit
auto- und parakrinen Wirkungen.