Untersuchung der perkutanen Resorption von Benzoesäurean der isoliert hämoperfundierten Schweineextremität

Die Haut des erwachsenen Menschen hat eine Fläche von eineinhalb bis zwei Quadratmetern. Als äußere Begrenzung des Körpers sind ihre Hauptaufgaben der Schutz des Organismus und die Regulierung der Körpertemperatur. Sie ist das größte Sinnesorgan des Menschen und durch ihren engen Kontakt mit der Umwelt ständig vielfältigen, zum Teil schädlichen Einflüssen ausgesetzt. Eine Vielzahl von Umweltstoffen, Industriechemikalien, Kosmetika und Arzneimitteln wirken auf dieses Organ ein. Es stellt neben dem Gastrointestinaltrakt und der Lunge ein Organsystem dar, über das Fremdstoffe den Organismus erreichen. Während bei einer potentiellen Penetration von toxischen Stoffen die Barrierefunktion der Haut unterstützt werden soll, ist aus pharmazeutischer Sicht die Überwindung dieser Barriere von Interesse, um Arzneimittel über die Haut in den Organismus zu schleusen. Der Bestimmung der perkutanen Resorption von Substanzen wird demnach besondere Bedeutung beigemessen. Zum Schutz des Verbrauchers sind vom Gesetzgeber sicherheitstoxikologische Prüfungen von Arzneistoffen, Chemikalien und Inhaltsstoffen von Kosmetika unter anderem an der Haut von Tieren vorgeschrieben. Andererseits darf nach der EU Richtlinie 86/609/EWG zum Schutz der für Versuche und andere wissenschaftliche Zwecke verwendeten Tiere ein Tierversuch nicht durchgeführt werden, wenn eine wissenschaftlich fundierte, tierversuchsfreie Methode zur Verfügung steht, die in der Praxis experimentell erprobt ist. Bereits Ende der 1950er Jahre formulierten die britischen Wissenschaftler W. M. S. Russel und R. L. Burch das 3 R-Konzept. Dieses Konzept bezieht sich auf Maßnahmen, die Anzahl von Versuchstieren zu verringern (reduce), die Untersuchungsmethoden ständig zu verfeinern (refine) um den körperlichen und psychischen Stress der Tiere während des Versuchs auf das Minimum zu reduzieren und neue Möglichkeiten zu entwickeln, welche einen Tierversuch ersetzen und damit überflüssig machen (replace). Nach erfolgreicher Validierung hat die OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development) inzwischen bestimmte in vitro Tests zur Prüfung der Phototoxizität, der Ätzwirkung an der Haut, der Hautpenetration und der Sensibilisierung der Haut anerkannt. Für Untersuchungen der perkutanen Resorption steht derzeit eine Vielzahl von in vitro Testmethoden zur Verfügung. Ein großer Vorteil der in vitro Methoden gegenüber dem Tierversuch besteht darin, dass auch das Penetrationsverhalten von hochtoxischen, teratogenen, mutagenen oder kanzerogenen Stoffen durch die Haut untersucht werden kann ohne ein Tier zu belasten. Die Versuche werden zumeist an menschlicher und tierischer Haut und an so genannten Hautäquivalenten („künstliche Haut“) durchgeführt. Die Methoden reichen von der einfachen Diffusionszelle, bis hin zu komplexen Organperfusionen. Grundlegende Bedeutung kommt dabei dem Modell zu, welches in dem zu untersuchenden Phänomen möglichst große Ähnlichkeiten zum Menschen hat, um auf diesen übertragbar zu sein. Im Vergleich zu den bekannten Haussäugerarten ist die Haut des hellhäutigen Zuchtschweins für vergleichende Untersuchungen mit dem Menschen eher geeignet [Netzlaff et al., 2006; Meyer, 1996; Bartek et al., 1972]. Aus diesem Grunde wird als ein Testsystem für transdermale Resorptionsstudien die isoliert normotherm hämoperfundierte Schweineextremität verwendet [Große-Siestrup et. al, 2002; Wagner et al., 2003]. Die isoliert normotherm hämoperfundierte Schweineextremität erlaubt eine kontinuierliche Durchblutung der Haut und der anschließenden Gewebe, welches bei der vielfach in der medizinischen Forschung eingesetzten Diffusionszelle nach Franz nicht der Fall ist. Auch eine Metabolisierung der zu prüfenden Substanz durch Leber und Niere, welche beim Tierversuch stattfindet, wird bei der isolierten Extremität ausgeschlossen. Die isoliert normotherm hämoperfundierte Schweineextremität verfügt über ein geschlossenes Perfusionssystem, welches Versuchsdurchführungen mit nur geringen Mengen an Blut ermöglicht. Bei anderen Perfusionsmodellen, wie z. B. dem isoliert perfundierten Schweinehautlappen, dem isoliert perfundierten Schweineohr oder dem isoliert perfundierten Rindereuter existiert kein geschlossenes System und bei längeren Versuchszeiten ist mit hohen Mengen an Perfusat zu rechnen. Um den physiologischen Aspekten der in vivo Methoden am nächsten zu kommen wird die Perfusion der Schweineextremität zudem mit körperwarmem, autologem Blut durchgeführt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen in der Tierexperimentellen Einrichtung der Charité Universitätsmedizin Berlin vorhandenen Perfusionsaufbau zu modifizieren und die Funktionsfähigkeit der isoliert hämoperfundierten Schweineextremität als zuverlässiges perkutanes Perfusionsmodell zu demonstrieren. In diesem Zusammenhang sollen 3–6 Hämoperfusionen durchgeführt werden, mit der Option zuverlässig stabile Perfusionsbedingungen herstellen zu können. Anschließend soll die Resorption von Benzoesäure, eine vielfach in vorliegenden Studien eingesetzte Testsubstanz, in einer Konzentration von 40 mg/100 cm2 Haut an mindestens 6 Schweineextremitäten gemessen werden. Die Benzoesäurekonzentration soll mittels HPLC erfasst werden.