Ziel
Aufgrund der erhöhten Gefäßdurchlässigkeit, die Teil des natürlichen Entzündungsprozesses ist, dringen kontinuierlich Wundflüssigkeiten in das Wundbett ein.
Diese als Exsudat bezeichneten Flüssigkeiten können Proteine, Nährstoffe, Entzündungsmediatoren, Verdauungsenzyme, Wachstumsfaktoren, Abfallprodukte, Immunzellen (hauptsächlich Neutrophile und Makrophagen) und Blutplättchen enthalten.
Das Exsudat spielt mehrere entscheidende Rollen bei der Heilung, insbesondere beim: (i) Schutz des Wundbetts vor dem Austrocknen, (iii) Erleichterung der Diffusion und des Transports von Nährstoffen, Signalmolekülen und Wachstumsfaktoren und (iii) Ermöglichung der Migration von gewebeheilenden Zellen. Im Zusammenhang mit dem letztgenannten Punkt war es unser Ziel, festzustellen, wie die kollektive Zellmigration durch die Bedingungen und Eigenschaften des Exsudats beeinflusst wird.
Methoden
Wir verwendeten ein Zellkulturmodell, um die Auswirkungen von niedriger Temperatur (35 °C gegenüber 37 °C), niedriger Glukose (1 g/l gegenüber 4,5 g/l) und niedrigem pH-Wert (6,7 gegenüber 7,6), die in Exsudaten häufig vorkommen, auf die kollektiven Migrationsmuster von gewebeheilenden Zellen zu bestimmen. Wir untersuchten NIH3T3-Fibroblasten, 3T3L1-Präadipozyten und C2C12-Myoblasten, die mit den von chronischen Wunden betroffenen Geweben assoziiert sind, d. h. Haut, Fettgewebe und Skelettmuskulatur. Die Zellmigration in eine lokale Schädigungsstelle in den Kulturen, die durch Zerkleinern von Zellen unter einem Mikroindentor erzeugt wurde, wurde über einen Tag unter den oben genannten veränderten Bedingungen überwacht, wobei unsere spezielle Bildverarbeitungstechnologie zur Analyse der kollektiven Migration eingesetzt wurde. Es wird daran gearbeitet, diese veränderten physikalischen, chemischen und thermischen Bedingungen, die für chronische Wunden charakteristisch sind, in ein maßgeschneidertes, instrumentiertes Zellstreckgerät (CSD) zu integrieren, das die Verformungseffekte der Unterdruck-Wundtherapie (NPWT) auf Zellebene simuliert.
Ergebnisse
Der aktuelle mechanobiologische Ansatz und die Methoden, die den CSD-Apparat und Bildverarbeitungsalgorithmen kombinieren, sind leistungsstark bei der Identifizierung der idealen Bedingungen und Eigenschaften von Exsudaten. Erstens unterscheiden sich die Migrationsraten und -zeiten je nach Zelltyp erheblich. Zweitens behindern saure Exsudatbedingungen unter statischen Kulturbedingungen, die keine mechanischen Reize durch NPWT beinhalten, die kollektive Migration von Fibroblasten erheblich und verzögern durchweg die Zeiten für den Beginn und das Ende der Massenmigration dieser Zellen. Die Auswirkungen von niedriger Temperatur und Glukose waren jedoch bei keinem Zelltyp unter dem statischen Belastungsmodus signifikant. Jüngste vorläufige Daten zeigen, dass simulierte NPWT-Bedingungen die Proliferations- und Migrationsraten der oben genannten Zellen beeinflussen, je nach Größe und Wellenform der angewandten Deformationen.
Schlussfolgerung
Wundexsudat sollte nicht nur als Problem der klinischen Behandlung betrachtet werden. Das Exsudat hat Schlüsselfunktionen im Heilungsprozess, und seine Zusammensetzung und Eigenschaften beeinflussen insbesondere die Migration von gewebeheilenden Zellen im Wundbett. Der mechanobiologische Forschungsansatz und die oben beschriebenen Methoden können objektive, quantitative und standardisierte Indikatoren dafür liefern, ob die Zusammensetzung und Eigenschaften bestimmter Exsudate der Heilung förderlich sind.
Klinische Relevanz
Eine feuchte Wundheilung ist gewährleistet, aber das Exsudat muss optimale Eigenschaften für eine effiziente Gewebereparatur aufweisen. Das zukünftige Exsudatmanagement sollte sich darauf konzentrieren, die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Exsudats im Wundbett proaktiv zu verändern, falls und wenn nötig, z. B. um die Zellmigration in Richtung Epithelisierung und Bildung von Granulationsgewebe zu beschleunigen und so die Heilung zu fördern. Dies kann durch „aktive“ intelligente Verbände erreicht werden, die mehr als nur zur Flüssigkeitsretention eingesetzt werden können, d. h., Verbände können die patientenspezifischen physikalischen, chemischen und thermischen Bedingungen im Exsudat nach Bedarf anpassen.
