title: Etablierung und Charakterisierung eines Hautmodells zur Analyse epidermaler Regeneration, dermaler Histogenese und endothelialer Vaskulogenese in vitro
creator: Böhnke, Karsten
subject: ddc-570
subject: 570 Life sciences
description: Die humane Haut besteht aus einem mehrschichtig differenziertem Plattenepithel, der Epidermis, das mittels der Basalmembran mit dem Bindegewebe (Dermis) verankert ist. Die Epidermis befindet sich dabei im Zustand der Homöostase, also der ständigen Selbsterneuerung bei gleichzeitiger Desquamation, und eignet sich als ideales Modell, um epidermale Differenzierung, Regeneration und anfängliche Stadien der Wundheilung zu studieren. Diesbezüglich stellen in vitro-Systeme einen Mittelpunkt der biologischen Grundlagenforschung dar, um diese regulatorischen Mechanismen der Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen aufzudecken. In den letzten Jahrzehnten wurden eine Reihe sogenannter dreidimensionaler organotypischer Kokulturen entwickelt, die zumeist basierend auf einer Fibroblasten-besiedelten Matrix die epidermale Differenzierung von luftexponiert kokultivierten Keratinozyten ermöglichen. An diesen Kultursystemen wurden die fundamentalen Erkenntnisse erarbeitet, dass epidermale Vorgänge zwar auch autokrin, jedoch maßgeblich mesenchymal reguliert werden. Diese konventionellen in vitro-Kurzzeit-Kulturen sind allerdings nicht geeignet, um konsolidierende Prozesse wie die epidermale Homöostase näher zu beleuchten, was die Entwicklung und Charakterisierung adäquater Langzeit-Modelle erfordert. In der vorliegenden Arbeit wurden die Bedingungen für ein Langzeit-Hautäquivalent etabliert, um die Kultivierung von Keratinozyten bis zu vier Monaten zu ermöglichen. Die Keratinozyten generierten dabei ein mehrschichtiges Epithel, dessen reguläre Architektur auch nach mehreren Wochen erhalten blieb. Für das Erreichen einer epidermalen Gewebshomöostase sprachen die in vivo-typische Anordnung von Differenzierungsmarkern, die Bildung einer funktionellen epidermalen Barriere, die normalisierte Proliferationsregulation sowie die Formation einer regulären Basalmembranzone. Im dermalen Kompartiment des Hautäquivalentes wurde die Produktion einer authentischen Bindegewebsmatrix verfolgt. Fibroblasten wurden anfangs in ein gerüststabilisiertes Fibringel suspendiert, woraufhin die Synthese provisorischer extrazellulärer Matrixproteine begann. Später wurden Kollagen- und elastische Fasern de novo synthetisiert, worin sich nicht nur das regenerative Potential des Hautmodells offenbarte, sondern auch die fortschreitende Ausbildung physiologischer Bedingungen in demselben. Erst damit scheint eine geeignete Mikroumgebung, eine Stammzell-Nische, gegeben zu sein, die die Langzeit-Kultivierung von Keratinozyten mit Erreichen einer epidermalen Homöostase bewirkt. Die Kultivierung unterschiedlicher Zelltypen in einem System ist das Ziel in der Entwicklung von in vitro-Modellen. Ein Zelltyp, der sowohl in der Normalsituation der Haut wie in zahlreichen pathologischen Prozessen eine zentrale Stellung einnimmt, ist die Endothelzelle, die die Wandung der Blutgefäße darstellt. Nachdem vor 30 Jahren erstmals gefäßartige Strukturen in vitro gezüchtet werden konnten, wurden für die Erforschung der Vaskulogenese und Angiogenese weitere Zellkultursysteme etabliert. Das Potential, Endothelzellen als dritten Zelltyp in das Hautäquivalent aufzunehmen, sollte in der vorliegenden Arbeit getestet und die endotheliale Histogenese bewertet werden. Dabei stellte sich heraus, dass die Endothelzellen nach Inokulation als Einzelzellen in der Lage sind, innerhalb der dermalen Matrix des Hautmodells zahlreiche Gefäße eigenständig zu generieren. Diese kapillarähnlichen Strukturen beherbergten ein Lumen und wurden durch eine endotheliale Basalmembran sowie Adhärenzverbindungen gekennzeichnet. Es zeigte sich, dass die Keratinozyten einen wesentlichen Einfluss auf die reguläre endotheliale Morphogenese ausüben, denn bei deren Abwesenheit wurden nahezu keine Kapillarstrukturen gebildet. Zusammengefasst wurde hier ein Hautmodell entwickelt und charakterisiert, dessen Einsatz zukünftig ein weitergehendes Studium epithelial-mesenchymaler Interaktionen während der Regeneration und in der Gewebshomöostase ermöglichen wird und ein wichtiges Werkzeug für die noch ausstehende Charakterisierung der epidermalen Stammzell-Nische sein wird. Zusätzliches Potential liegt in der Verwendung als vaskularisiertes Hautäquivalent, mit dem Abläufe während der Neovaskularisierung sowie der Regulation der Tumorangiogenese aufgedeckt werden können.
date: 2008
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/9082/1/Dissertation_Karsten_Boehnke.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00009082
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-90823
identifier:   Böhnke, Karsten  (2008) Etablierung und Charakterisierung eines Hautmodells zur Analyse epidermaler Regeneration, dermaler Histogenese und endothelialer Vaskulogenese in vitro.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/9082/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
rights: http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/help/license_urhg.html
language: ger