Beurteilung des Wachstumsverhaltens von nativen, humanen und porcinen Speicheldrüsenzellen auf einer Matrix aus dezellularisierter, porciner Speicheldrüse

Bei Patienten, die wegen eines Tumors von Kopf- und Hals bestrahlt werden, kommt es zu einem irreversiblen Funktionsverlust des Speicheldrüsengewebes. Die daraus resultierende Mundtrockenheit beeinträchtigt die Lebensqualität der Patienten in hohem Maße und führt zu Dysphagie, bakterieller Mundhöhleninfektion, oraler Pilzbesiedelung, Karies und reduziertem Geschmacksempfinden. Bisherige Forschungsbemühungen brachten kein Konzept hervor, welches die postradiogene Mundtrockenheit suffizient reduzieren kann. Eine mögliche Alternative zu den derzeit verfügbaren Behandlungsmethoden bietet das Tissue Engineering. Das Ziel ist die Generierung einer artifiziellen Speicheldrüse, die nach erfolgter Bestrahlung in den menschlichen Organismus implantiert werden kann, um so für die notwendige Speichelproduktion zu sorgen.
Es wurden humane Parotiszellen verschiedener Patienten in einer 2-dimensionalen Monokultur herangezüchtet und über mehrere Passagen kultiviert, um sie anschließend zu charakterisieren. Zur Entwicklung einer extrazellulären Matrix für die Besiedelung mit humanen und porcinen Speicheldrüsenzellen wurden porcine Speicheldrüsen mit einem modifizierten Dezellularisierungsprotokoll für porcines Jejunum, entwickelt von der Arbeitsgruppe um Mertsching, behandelt (Mertsching et al., 2009). Nach der Dezellularisierung wurden sie in kleine Stücke geschnitten. Um verschiedene Einflussfaktoren für die Adhärenz der Zellen auf der Matrix zu verbessern, erfolgten unterschiedlich lange Waschungen der Matrices mit PBS und Vorbehandlungen mit verschiedenen Substanzen vor der Besiedelung. Die Besiedelung mit humanen und porcinen Speicheldrüsenzellen erfolgte mit unterschiedlichen Zellzahlen und Inkubationszeiten.
Die Frage, ob die humanen Parotiszellen über mehrere Passagen in einer 2-dimensionalen Monokultur in vitro ihre charakteristischen Eigenschaften beibehalten, kann wie folgt beantwortet werden: Die Vitalität und das Wachstumsverhalten der humanen Parotiszellen wurden durch die Kultivierungsmaßnahmen in der 2-dimensionalen Monokultur über die Passagen nicht verringert. Auch ihre charakteristische Eigenschaft, α-Amylase zu bilden, blieb während der Passagen erhalten und wurde durch histologische Färbungen und auf RNA-Ebene nachgewiesen. Aquaporin 5-Wasserkanäle wurden jedoch nicht ausgebildet. Zu der Frage, wie die humanen Parotiszellen die dezellularisierte, porcine Speicheldrüse als Matrix annehmen, wurden abhängig vom Besiedelungsprotokoll verschiedene Ergebnisse erzielt. Bei den ersten Besiedelungsversuchen wurden auf den Raster-elektronenmikroskopieaufnahmen und histologischen Schnitten der Konstrukte keine Zellen auf der Oberfläche gefunden. Auch die Zellen auf dem Wellboden, die nicht an der Matrix adhärierten, waren größtenteils avital, was durch FDA/EB-Vitalfärbungen bestätigt wurde. Durch den Gallensäuretest wurde bewiesen, dass sich Reste von Desoxycholsäure in der Matrix befanden. Durch mehrmaliges Waschen der Matrix über 3 Wochen in PBS und längere Inkubationszeiten der Zellen auf der Matrix konnten bei den nächsten Besiedelungsversuchen die humanen Parotiszellen an die Oberfläche der Matrix adhärieren und einen Zellrasen bilden. Die Beschichtungsversuche der Oberfläche der Matrix trugen zu keiner sichtbaren Verbesserung der Adhärenz der humanen Parotiszellen auf der Matrix bei. Um die Frage der Vitalität der anhaftenden, humanen Parotiszellen auf den Konstrukten zu beantworten, wurden FDA/EB-Vitalfärbungen ausgeführt. Die Mehrheit der Zellen auf den Konstrukten der letzten Besiedelungsversuche fluoreszierte grün, was auf ihre Vitalität schließen lässt.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Biokompatibilität der dezellularisierten, porcinen Speicheldrüse als Matrix für humane Parotiszellen gegeben ist. Weitere Versuche sind notwendig, um das Dezellularisierungsprotokoll besser anzupassen. Außerdem sollte durch immunhistolologische Färbungen nachgewiesen werden, ob die humanen Parotiszellen auf der Matrix ihre charakteristischen Eigenschaften beibehalten. Ein Ziel in der Zukunft wird die Dezellularisierung und Re-Besiedelung einer kompletten, porcinen Speicheldrüse für die Transplantation in den Menschen sein.