In-vitro Analyse der Zytotoxizität einer Lungenvolumenreduktionsmethode mit Polymerschaum

Hintergrund In der Therapie des fortgeschrittenen Lungenemphysem werden verschiedene Methoden zur Lungenvolumenreduktion eingesetzt. Hierzu wurde auch die endobronchiale Applikation eines Polymerschaumes aus aminiertem Polyvinylalkohol, verlinkt durch Glutharaldehyd und eine Luftmischmethode, entwickelt. Die Frage nach der Zytotoxizität an pulmonalen Zellen sollte in-vitro evaluiert werden.

Methoden Humane Bronchialepithelzellen, als auch Fibroblasten wurden mit dem Polymerschaum behandelt. Die Analyse der Zytotoxizität erfolgte mittels eines Annexin V basiertem Assay. Hierbei konnte die Gesamtzytotoxizität, die frühe/späte Apoptose, als auch die Nekrose in den einzelnen Proben unterschieden werden.

Ergebnisse Bei Bronchialepithelzellen zeigte sich nach Behandlung mit dem Polymerschaum sowohl nach 4 h, als auch nach 24 h eine signifikante Zytotoxizität im Vergleich zu unbehandelten Zellen (79%/76% unbehandelt versus 3%/13% behandelt; p < 0.0001). Der Effekt ist insbesondere durch späte Apoptose bedingt. Durch die zusätzliche Gabe von Glycin kann eine Reduktion der in die späte Apoptose getriebenen Zellen erreicht werden (p = 0,0175). Nach 24 h ist diese Protektion jedoch nicht mehr signifikant nachweisbar. Bei Fibroblasten zeigt sich ebenfalls bei 1 h, 4 h und 24 h eine signifikant höhere Zytotoxizität im Vergleich zu unbehandelten Zellen (88%/74%/75% unbehandelt versus 8%/8%/9,5%; p < 0,0001). Hier kann zu frühen Zeitpunkten (1 h und 4 h) Glycin protektiv eingesetzt werden (p = 0,004), nach 24 h ist dieser Effekt jedoch wieder rückläufig.

Schlussfolgerung Die in-vitro Versuche an humanen Bronchialepithelzellen und Fibroblasten zeigen einen klaren zytotoxischen Effekt des Polymerschaumes, der durch Apoptose bedingt ist. Glycin kann zu frühen Zeitpunkten den Effekt mildern, z. B. durch vorherige Bronchialspülung mit Glycinlösung. Hierfür verantwortlich ist a. e. das Abfangen überschüssigen Glutharaldehyds, eines Bestandteils des Polymerschaumes.