Zusammenfassung
Ziel der Untersuchung war der Aufbau eines gewebeähnlichen Verbandes aus Urothelzellen und einem Biomaterial mit möglichst geringem Aufwand. Das Tissue-engineering steht an der Schwelle von der experimentellen zur klinischen Anwendung. Für Kinder, die rekonstruktive Operationen am Urogenitaltrakt benötigen, ist die Perspektive „wachsender” biokompatibler Materialien von großem Interesse. Neuere Untersuchungen zeigen, dass die Kultur von Urothelzellen auf Biomaterialien deren Biokompatibilität deutlich bessert. Wir berichten, wie diese Basismethoden für das Tissue-engineering unter einfachen Bedingungen etabliert werden können.
Methoden: Die Isolierung von Urothelzellen wurde Literaturempfehlungen folgend mit mechanischen und enzymatischen Techniken durchgeführt. Die Zellkultur erfolgte mit Keratinozytenwachstumsmedium. Kollagen I/III-Elastinmatrizes (Biogide®) und Matrizes aus Polyglycol/Polydioxanon (Ethisorb®) wurden mit Zellen besiedelt. Die besiedelten Matrizes wurden nach 7 Tagen Kultur licht- sowie elektronenmikroskopisch untersucht.
Resultate: Durch einfache Methoden ist die Kultur von humanem und porcinem Urothel möglich. Bei der Besiedlung von Biomaterialien konnte auf Kollagenmatrizes eine Deckschicht aus flachem Urothel beobachtet werden. Auf der Polyglycol/Polydioxanonmembran behielten die Zellen eine kugelige Form und wuchsen nicht konfluent. Menschliches Urothel wächst in Ansammlungen von Einzelzellen, während porcine Urothelzellen von Anfang an in Verbänden mit engen Zellkontakten wachsen.
Diskussion: Die Kultur von Urothelzellen und die Besiedlung von Biomaterialien ist mit relativ einfachen Techniken möglich. Sie erfordert jedoch bislang die Zugabe von fetalem Kälberserum oder Rinderhypohysenextrakt. Die Vermeidung von Risikomaterialien findet beim Tissue engineering zu wenig Beachtung.
Abstract
Introduction: The aim of our study was to build urothelium-matrix constructs with an easy technique. Tissue engineering of urothelial organs have the potential for growth and biocompatibility. They would be of great interest for children who need major reconstructive surgery. We report on our experience with basic methods of urothelial tissue engineering.
Methods: Urothelium was isolated by mechanical and enzymatic methods and cultured in keratinocyte growth medium. Cells were seeded on matrices of collagen I/III (Biogide® or polygycol/polydioxanone (Ethisorb®). Cell-matrix constructs were examined by light and electron microscopy after 7 days.
Results: A simple method for the isolation of epithelial cells could be adopted from the literature. Cultures yielded sufficient cell numbers for tissue engineering experiments. On collagen matrices a layer of flat confluent cells could be grown. On polydioxanone/polylactid matrices round cells without cell-cell contacts were seen. Human urothelium was characterised by the growth of isolated cells and cell-cell contacts appearing late at the stage of confluence. Cell-cell-contacts were seen early with porcine urothelium and a distinctive line of demarcation between cell-seeded and unseeded areas was evident.
Discussion: A simple method for isolation and culture of epithelial cells is a basic requirement for tissue engineering. Collagen containing matrices resulted in growth of a flat layer of confluent urothelial cells, similar to native bladder urothelium. Animal derived collagen material have a potential risk for transmission of zoonoses. Improvement of synthetic matrices and elimination of animal extracts from tissue culture medium appear as important steps towards the clinical application of tissue engineered products in children.
Schlüsselwörter
Urothelzellkultur - Tissue-engineering - Urothelium - Blasenersatz
Key words
Urothelium - tissue-engineering - bladder replacement
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