Gewebe-Konstruktion Forscher züchten Herzpflaster im Darm

Für die Behandlung von Herzinfarkt-Patienten haben Forscher eine ungewöhnliche Technik entwickelt: Sie züchteten Gewebepflaster aus Herzmuskelzellen und ließen ihnen im Darm von Ratten Blutgefäße wachsen. Anschließend reparierten sie mit den zuckenden Flicken die Herzen der Ratten.

Blutgefäß in einem Herzpflaster: Darm als Bioreaktor benutzt
Dr. Tal Dvir

Blutgefäß in einem Herzpflaster: Darm als Bioreaktor benutzt


Bei einem Infarkt werden Teile des Herzens für eine gewisse Zeit nicht durchblutet. Die Folge: Muskelzellen sterben wegen Sauerstoffmangels ab. Sogenannte Gewebekonstrukteure arbeiten daran, diesen Defekt zu beheben: Sie wollen abgestorbenes Gewebe mit neu gezüchtetem ersetzen.

Die Herstellung von Herzmuskelzellen ist dabei nicht das Problem. Man kennt die notwendigen Wachstumsfaktoren, um sie in der Kulturschale zu erzeugen. Viel größere Schwierigkeiten bereitet Wissenschaftlern der Nachbau der dreidimensionalen Struktur des Gewebes. In einem größeren Pflaster müssen nicht nur Herzmuskelzellen, sondern auch Blutgefäße enthalten sein. Zudem ist es schwierig, das zuckende Pflaster so in das vorhandene Herz zu integrieren, dass es sich im Einklang mit den umgebenden Muskelzellen bewegt und den Hohlmuskel dabei effizient unterstützt.

Israelische Wissenschaftler haben nun erstmals eine trickreiche Methode angewandt, um in ein Gewebepflaster Blutgefäße zu integrieren: Sie nutzten den Darm von Ratten als eine Art Bioreaktor.

Gewebepflaster bildeten im Darm Blutgefäße aus

Wie die Forscher um Smadar Cohen von der Universität in Tel Aviv im Wissenschaftsmagazin " Proceedings of the National Academy of Sciences" berichten, züchteten sie zunächst aus den Herzmuskelzellen neugeborener Ratten ein Gewebepflaster. Die Forscher gaben dazu Zellen in dreidimensionale Gerüste aus Algenfasern und umspülten die Zellen mit Wachstumsfaktoren. Nach zwei Tagen pflanzten sie die Herzmuskelpflaster den Ratten zunächst in den stark durchbluteten Darm. Innerhalb einer Woche bildeten sich in den Pflastern viele Blutgefäße.

Cohen und seine Kollegen transplantierten die Pflaster dann in die Herzen von Ratten ein, bei denen sie einige Tage zuvor künstlich einen Infarkt erzeugt hatten. Dabei hatten die Forscher noch zwei Kontrollgruppen: Bei sieben Ratten nähten sie das Herz an den beschädigten Stellen nur, sechs weitere Tiere bekamen Gewebepflaster, die nicht im Darm Blutgefäße angereichert hatten.

Ins Herz integriert

Nach vier Wochen analysierten die Forscher den Zustand aller Ratten. Das Ergebnis: Bei den Tieren mit dem durchbluteten Gewebepflaster zeigte sich eine ausgeprägtere Narbenbildung, berichten die Forscher. Das Gewebepflaster hatte sich offenbar vollständig integriert. Bei den Ratten mit den Pflastern ohne Blutgefäße hingegen löste sich das Präparat wieder ab.

Auch die funktionale Integration ins Herz untersuchten die Wissenschaftler: Das durchblutete Gewebepflaster hatte offenbar auch elektrische Verbindungen zu den umliegenden Herzmuskel-Zellen gebildet, denn die Herzen dieser Ratten schlugen anschließend stärker und besser. Die Schäden der zuvor künstlich erzeugten Herzinfarkte waren teilweise wieder kompensiert. Bei den Kontrollgruppen hingegen war das nicht der Fall.

Die Forscher sehen in ihren Ergebnissen eine Weiterentwicklung der Technik, die bereits bei Blasen- und Lebergewebe angewandt wurde.

lub



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