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Wissenschaft - idw - - Pressemitteilung
Fachhochschule Gießen-Friedberg,
Rückengymnastik
im Bioreaktor
Für Millionen Menschen sind sie der Inbegriff
des Rückenschmerzes: die Bandscheiben. Die Wege der Patienten
führen in Fitnessstudios, auf Massagebänke und in
Operationssäle. Auch ein Biotechnologen-Team der FH Gießen-Friedberg
hat sich des Problems angenommen.
Prof. Dr. Peter Czermak (Fachbereich Krankenhaus-
und Medizintechnik, Umwelt- und Biotechnologie) leitet das
Projekt zur "Herstellung und Stimulation autologer Bandscheibenimplantate",
das bisher vom Land Hessen und dem Bund mit 210.000 Euro gefördert
wurde.
Die Bandscheibe absorbiert Kompressions- und
Stoßkräfte, ermöglicht Bewegungen zwischen
den Wirbelkörpern und vergrößert die Stabilität
der Wirbelsäule. Ihre Funktionen erfüllt sie beim
Menschen allerdings nicht besonders zuverlässig. Im Laufe
ihres Lebens leiden 60 bis 80 Prozent aller Deutschen unter
Wirbelsäulenerkrankungen. Nach Angaben des Statistischen
Bundesamts stehen Schädigungen der Bandscheibe mit mehr
als 27 Prozent an zweiter Stelle der Berufserkrankungen und
sind Ursache für etwa 17 Prozent aller Anträge auf
Frührente. Der volkswirtschaftliche Schaden liegt bei
über 10 Milliarden Euro jährlich.
Die Bandscheibe besteht aus einem äußeren
Ring aus Knorpelfasern (Anulus Fibrosus) und dem Stoß-Absorptions-System,
einem gelartigen Kern (Nucleus Pulposus). Wie alle Bindegewebsarten
enthält die Bandscheibe Zellen und eine Grundsubstanz
(Matrix). Die Zellen synthetisieren ständig Matrix. Diese
bindet Wasser, das die Absorptionsfunktion des Bandscheibe
gewährleistet. Die Matrixsynthese wird durch Bewegung
stimuliert. Bewegungsmangel des Menschen führt deshalb
dazu, dass die Bandscheibe weniger Wasser binden kann, und
macht sie so anfällig für Verletzungen. Die meisten
Bandscheibenvorfälle können heute konservativ therapiert
werden. Aber 60.000 Patienten müssen in Deutschland jährlich
operiert werden. Neben der klassischen offenen Chirurgie und
schonenderen Eingriffen (Endoskopie, Laserbehandlung) ist
ein neues Verfahren vielversprechend, das mit autologen (körpereigenen)
Bandscheibenimplantaten arbeitet. Vereinfacht dargestellt,
werden dabei dem Patienten Bandscheibenzellen entnommen, biotechnologisch
vermehrt und reimplantiert.
Die Aufgabe im FH-Projekt besteht einerseits
darin, eine hinreichende Menge von Zellmaterial für die
Reimplantation zu erzeugen. Gleichzeitig müssen die Zellen
die Fähigkeit besitzen, Matrix zu synthetisieren.In einem
ersten Schritt werden die Zellen, die im Projekt vom Schaf
oder Schwein stammen, isoliert und in einer speziellen Kultur
vermehrt. In diesem Prozess verlieren die Zellen die Fähigkeit
zur Matrixsynthese, weil der stimulierende Druck fehlt. Das
Forscherteam konstruierte deshalb verschiedene Bioreaktoren,
um die Zellen zur Synthese autologer Matrix anzuregen. Im
Reaktor werden sie unter kontrollierten Bedingungen zyklischem
Druck ausgesetzt. "Wir rufen damit im Bioreaktor den
selben Effekt hervor, den der Mensch zum Beispiel durch Rückengymnastik
erzielt, nämlich eine Stimulation der Zellen, die als
Folge Matrix synthetisieren", erläutert Prof. Czermak.
In zwei Diplomarbeiten konnte im Rahmen des Projekts durch
histologische und biochemische Untersuchungen nachgewiesen
werden, dass die Matrixsynthese vom hydrostatischen Druck
in den Reaktoren abhängt. Im Vergleich mit Alternativkulturen
erreichte die Forschergruppe im Reaktor einen um bis zu 268
Prozent höheren Anteil an neu synthetisierter Matrix."Mit
neuen biokompatiblen Trägermaterialien und unterschiedlichen
Druckprofilen wollen wir die Ergebnisse weiter verbessern.
Die Rückengymnastik im Bioreaktor funktioniert, nun müssen
wir die Trainingsbedingungen und die Trainingsdosis optimieren",
fasst Czermak als Zwischenergebnis zusammen.
Zu dieser Mitteilung existieren Bilder im WWW.
Siehe * http://idw-online.de/public/zeige_bild?imgid=9509
Stephanie Gokorsch, Christian Weber und Prof. Peter Czermak
(von links) experimentieren mit tierischen Bandscheibenzellen.
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