Koimplantation autologer humaner Präadipozyten und endothelialer Progenitorzellen in Fibrin zur Verbesserung der Vaskularisierung von Fettgewebsäquivalenten im Tissue Engineering
Final Report Abstract
Die Generierung stabiler Fettgewebsäquivalente durch einen Tissue Engineering Ansatz ist von einer frühzeitigen, ausreichenden Vaskularisierung abhängig. Eine mögliche Strategie ist eine Koimplantation von Präadipozyten mit Endothelzellen. Hier spielen insbesondere ECFCs aus peripherem Blut als leicht zu erhaltende und potenziell autologe Zellpopulation eine interessante Rolle. Im Rahmen dieser Arbeit sollte der Einfluss der ECFCs vergleichend zu HUVECs auf die Neovaskularisation bzw. Adipogenese von kokultivierten Präadipozyten untersucht werden. Hierfür wurden Experimente in vitro, semi-in vivo auf der Chorioallantoismembran (CAM-Modell) und in vivo in athymischen Nacktmäusen durchgeführt. In vitro konnte gezeigt werden, dass Präadipozyten die Bildung kapillarähnlicher Strukturen von ECFCs, jedoch nicht von HUVECs fördern. Dieser Effekt war unter anderen abhängig von einer verstärkten VEGF-Expression. Im semi-in vivo, dreidimensionalen CAM-Modell bildeten ECFCs sowie HUVECs humane, kapillarähnliche Strukturen aus, jedoch war ein stärkerer Effekt bei den HUVECs zu verzeichnen. In allen Präadipozyten-Konstrukten konnte eine verstärkte Angiogenese im Sinne einer Einsprossung von Hühnchenblutgefäßen ins Fibrinkonstrukt beobachtet werden. Ein positiver Einfluss durch eine Koimplantation von Endothelzellen blieb hier jedoch aus. Ein Anschluss der neu gebildeten humanen Gefäße mit einsprossenden Gefäßen aus der Chorioallantoismembran wurde in beiden Kokultur Gruppen nachgewiesen. Allerdings war die Anzahl der perfundierten humanen Gefäße in der HUVEC-Kokultur signifikant höher als in der ECFC-Kokultur. Im Nacktmausmodell konnte neu gebildetes humanes, reifes Fettgewebe histologisch in allen Präadipozyten-Konstrukten mit oder ohne Endothelzellen nach sechs Monaten nachgewiesen werden. Gleichzeitig wurde aber auch eine extrem hohe Resorption der implantierten Konstrukte sowohl histologisch als auch kernspintomograpisch beobachtet. Die koimplantierten Endothelzellen zeigten jedoch keinen Einfluss auf das Volumen bzw. auf die Stabilität des neu gebildeten Fettgewebes. Neu gebildete humane Blutgefäße konnten nur in der Kokultur-Gruppe mit Präadipozyten und HUVECs festgestellt werden. Interessanter Weise waren diese humane Blutgefäße mit Alpha-SMA-positiven humanen Präadipozyten assoziiert. Schlussfolgernd kann gesagt werden, dass bisher kein deutlicher Vorteil für die Koimplantation von Präadipozyten und ECFCs in Bezug auf eine verbesserte Angiogenese, Vaskulogenese und Adipogenese festgestellt werden konnte. Jedoch sind ECFCs als potentiell autologe Zellpopulation für die Vaskularisierung von Fettgewebsäquivalenten im Tissue Engineering weiterhin von großem Interesse. Es sollte in nachfolgenden Studien versucht werden die Rahmenbedingungen weiterhin zu verbessern, um dem Ziel volumenstabiler, vaskularisierter Fettgewebsäquivalente für den klinischen Einsatz einen Schritt näher zu kommen.
Publications
- (2011). Cellular interaction between endothelial progenitor cells and preadipozytes for the purposes of tissue engineering. Plastic and Reconstructive Surgery. 128(2): 619-620
Nienhueser, H., Torio-Padron, N., Stark, G.B., Strassburg, S.
- Torio-Padron, N. (2011). Co-culture of human preadipozytes and endothelial progenitor cells for neovascularisation of tissue engineered adipose tissue. Histology and Histopathology. 26 (supplement 1): 4
Strassburg, S., Nienhueser, H., Stark. G.B.
- (2012). The coimplantation of human adipose derived stem cells with endothelial progenitor cells for adipose tissue engineering in vivo. Plastic and Reconstructive Surgery. 130(2S):487
Haug V, Torio-Padron N, Strassburg S, Stark GB
- (2013) Human adipose derived stem cells enhance the angiogenic potential of endothelial progenitor cells but not human umbilical vein endothelial cells. Tissue Eng Part A.19 (1-2): 166-74
Strassburg, S., Nienhüser, H., Stark, G.B., Finkenzeller, G., Torio-Padron, N.
(See online at https://doi.org/10.1089/ten.tea.2011.0699) - (2013) Human adipose derived stem cells enhance the angiogenic potential of endothelial progenitor cells but not human umbilical vein endothelial cells. Tissue Eng Part A.19 (1-2): 166-74
Strassburg, S., Nienhüser, H., Stark, G.B., Finkenzeller, G., Torio-Padron, N.
- (2013) Long-term effects of co-implantation of human adipose- derived stem cells with endothelial progenitor cells for adipose tissue engineering in vivo. Plastic and Reconstructive Surgery. 132(2S): 498
Haug, V., Torio-Padron, N., Stark, G.B., Strassburg, S.
