Wachstum postmortaler Haut in vitro – Einfluss von MALP-2 und Eap

Abstract

Die Wundheilung ist ein lebenswichtiger biologischer Prozess, der durch verschiedene lokale und systemische Faktoren, darunter auch bakterielle Infektionen, beeinflusst werden kann. Unter den zahlreichen Bakterien, die Wunden infizieren können, ist Staphylococcus aureus einer der häufigsten Krankheitserreger, der in chronischen Wunden vorkommt. Vorherige Arbeiten haben gezeigt, dass das extrazelluläre Adhäsionsprotein (Eap) von S. aureus sezerniert wird und die Wundheilung beeinträchtigt, in dem es die Proliferation und Migration von Immunzellen sowie die Neovaskularisierung inhibiert. Während einige Bakterien durch die Wirkung von Virulenzfaktoren die Wundheilung verzögern, haben andere eine positive Auswirkung auf den Heilungsprozess. In vorherigen Studien wurde festgestellt, dass das von Mycoplasma fermentans isolierte Makrophagen-aktivierende Lipopeptid-2 (MALP-2) regenerative Eigenschaften besitzt. In dieser Arbeit wurde erstmalig das Modell Punch within a Punch zur Untersuchung der postmortalen Wundheilung unter dem Einfluss von MALP-2 und Eap angewendet. Das Ziel dieser Pilotstudie war es, die Wirkung von MALP-2 und Eap an postmortalen Proben und die Eignung des Modells für weitere Versuche zu analysieren. Die Verwendung von postmortalen menschlichen Geweben kann dazu beitragen, sowohl ethische Herausforderungen zu bewältigen als auch das wissenschaftliche Verständnis der Wundheilung beim Menschen voranzutreiben. Die Studie erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Medizinischen Fakultät der Universität des Saarlandes unter der Betreuung von Prof. Dr. Markus Bischoff. Für die Arbeit wurden Hautproben von der Innenseite des Unterarms von acht Körperspendern gewonnen. Es wurde ein postmortales Intervall von bis zu 24 Stunden eingehalten. Nach dem Modell Punch within a Punch wurde das Gewebematerial mit einer Biopsiestanze mit einem Durchmesser von 8 mm und danach in der Mitte mit einem Durchmesser von 2 mm geschnitten. Die Proben mit der Wunde in der Mitte wurden in Well-Platten unter Zusatz von Medium, 1 µg/ml MALP-2 und 40 µg/ml Eap inkubiert. Aus den Proben wurden histologische Schnittpräparate angefertigt und diese wurden mit Hämatoxylin-Eosin angefärbt. Die Studienergebnisse bestätigen, dass die postmortale Proliferation der Keratinozyten möglich ist. Das wurde durch die Messung der Schichtdicke und des kleinsten Abstands der Wundränder nachgewiesen. In den meisten Messungen wurde eine Zunahme der Werte beobachtet, was auf eine Zellproliferation hindeuten kann. Eine eindeutige Bewertung der positiven und negativen Auswirkungen von MALP-2 und Eap war in dieser Pilotstudie nicht möglich. In weiteren Untersuchungen wäre es sinnvoll, die Messungen um zusätzliche Parameter zu erweitern, zum Beispiel um die Fläche des neu gebildeten Gewebes. Zur Untersuchung der potenziellen therapeutischen Wirkung von MALP-2 und Eap wären weitere Versuche mit einem größeren Probengut von Vorteil.

Wound healing is a vital biological process that can be influenced by various systemic and local factors, including bacterial infections. Staphylococcus aureus is one of the numerous bacteria that can infect wounds and is also found in chronic wounds. The previous studies have shown that the secretion of the extracellular adhesion protein (Eap) by S. aureus hinders the wound healing by preventing the growth and migration of cells in the immune system and the formation of new blood vessels. While some bacteria delay wound healing process through the virulence factors, others can positively impact the wound healing. In the recent studies, macrophage activating lipopeptide 2 (MALP-2), which was isolated from Mycoplasma fermentans, was found to have regenerative properties. In this work the Punch within a Punch model was used for the first time to study postmortem wound healing under the influence of MALP-2 and Eap. The aim of this pilot study was to examine the effects of MALP-2 and Eap on the postmortem samples and the suitability of this model for the future studies. The use of the postmortem human tissues can help address the ethical concerns and improve clinical relevance and understanding of wound healing in humans. The study was created in collaboration with the Institute for Medical Microbiology and Hygiene at the Medical Faculty of Saarland University under the supervision of Prof. Dr. Markus Bischoff. For this study skin samples were collected from the inner side of the forearm of eight body donors. A postmortem interval was up to 24 hours. According to the Punch within a Punch model, the tissue material was cut with the biopsy punch with a diameter of 8 mm and then in the middle with a diameter of 2 mm. The samples with the wound in the middle were incubated in the well plates with the addition of medium, 1 µg/ml MALP-2 and 40 µg/ml Eap. Histological sections were created from the samples and stained using hematoxylin-eosin. The study results confirmed that postmortem proliferation of keratinocytes is possible. This was proven by measuring the thickness of the samples and the smallest distance between the edges of the wound. In most measurements increased values were observed, which may indicate the cell proliferation. In this pilot study a clear statement of the positive and negative effects of MALP-2 and Eap could not be made. In further studies it would make sense to expand the measurements to include additional parameters, such as the area of the newly formed tissue. To investigate the potential therapeutic effects of MALP-2 and Eap, it would be advantageous to test more samples in the further experiments.