Exogene, Fibroblasten-basierte Applikation von VEGF-Plasmid zur Stimulation der Neovaskularisation im Rahmen der Wundheilung

Fragestellung: Eine effiziente Applikationsform des proangiogenen Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) zur Modulation der Wundheilung konnte bislang nicht gefunden werden. Folgende Fragestellungen wurden im Rahmen der Studie untersucht: 1. Über welchen Zeitraum exprimieren transfizierte Fibroblasten funktionell aktives VEGF-Transgen in der Zellkultur?, 2. Sezernieren die extrakorporal transfizierten Zellen nach autologer Replantation in den Einheilungsbereich einer Kollagenmembran topisch VEGF?, 3. Wird die Neovaskularisation der Membran durch topische VEGF-Überexpression beschleunigt? und Sind topische/systemische Nebenwirkungen detektierbar?

Methoden: Im Rattenmodell wurden Mundschleimhautbiopsate zur Fibroblastenisolation entnommen. Fibroblasten wurden entweder mit GFP- oder VEGF164-Plasmid durch Elektroporation transfiziert oder nativ belassen. Transfektionseffizienz und -persistenz sowie Transgenexpression und-funktion wurden in vitro mittels FACS, ELISA und HUVEC-Proliferations-Assay determiniert. Allogene Kollagenmembranen wurden 30 Ratten bilateral in die Leistenregion implantiert und autologe Fibroblasten simultan replantiert. Entsprechend der applizierten Zellsource wurden die Tiere randomisiert in 3 Gruppen eingeteilt: Gruppe 1 (n=10): untransfizierte, Gruppe 2 (n=10): GFP-transfizierte und Gruppe 3 (n=10): VEGF-transfizierte Fibroblasten. Biopsien wurden an Tag 7 und 14 post operationem aus dem Membrangebiet, dem umliegenden Gewebe und dem Blut entnommen. Die Proben wurden mittels Immunhistochemie, Immunoblot sowie ELISA auf Transgenexpression und Perfusion untersucht.

Ergebnisse: Eine Transfektionseffizienz von 62,9% sowie -persistenz von 9 Tagen konnte erreicht werden. Funktionell aktives Transgen wurde in vitro über 14 Tage freigesetzt. In vivo zeigte sich nach Replantation VEGF-transgener Zellen eine signifikante VEGF-Überexpression im Membranbereich (Abb.1), jedoch nicht im umliegenden Gewebe. Im Blut waren keine signifikanten Alterationen des VEGF-Spiegels detektierbar. Die Bildung morphologisch intakter Gefäße im Membranbereich wurde beschleunigt. Aberrationen der Gefäße waren nicht detektierbar.

Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse zeigen, dass Fibroblasten-basierte VEGF-Plasmid-Applikation ein potentes System zur Verbesserung der Heilung chirurgischer Problemwunden durch Steigerung der Perfusion darstellen könnte. Nebenwirkungen sind derzeit nicht detektierbar.

Abb. 1: Immunoblot zur Darstellung der VEGF₁₆₄-Proteinexpression in der Kollagenmembran.
Die Balken zeigen Mittelwerte, die Fehlerbalken der Standardabweichung (SA) und Sterne (*) markieren signifikante Resultate.