Untersuchungen zum Aufbau der Stroma-Biomatrix cornealer Zellkulturmodelle für In-vitro-Arzneistoffabsorptionsuntersuchungen und zur Gewebe-rekonstruktion

Corneale Zellkulturmodelle haben in den letzten Jahren sowohl für Fragestellungen der Bioverfügbarkeit von Ophthalmika als auch in der regenerativen Augenheilkunde an Bedeutung gewonnen. Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung eines bereits etablierten humanen Cornea-Modells für In-vitro-Arzneistoffabsorptionsuntersuchungen. Nach erfolgreicher Optimierung des Kultivierungsprotokolls hinsichtlich der Verwendung von ausschließlich immortalisierten Zelllinien wurde die Eignung der in der Ophthalmologie eingesetzten Riboflavin/UVA-Methode untersucht, um über eine Collagen-Quervernetzung eine Verfestigung der Stromabiomatrix des Cornea-Modells zu induzieren. Nach der Behandlung konnte durch oszillationsrheologische Messungen eine geringe, aber statistisch signifikante Verbesserung der viskoelastischen Eigenschaften der Stromabioäquivalente festgestellt werden. Allerdings zeigte die humane corneale Keratozytenzelllinie eine deutliche und nachhaltige, von der Bestrahlungsdosis abhängige Verminderung der Zellviabilität, wobei je nach applizierter Bestrahlungsdosis, apoptotische oder nekrotische Prozesse überwogen. Insgesamt erwies sich die Riboflavin/UVA-Methode, im Unterschied zur klinischen Anwendung, als ungeeignet für die Verfestigung der Stromabiomatrix des beschriebenen Cornea-Modells für In-vitro-Arzneistoffabsorptionsuntersuchungen. Im zweiten Teil der Arbeit wurden vergleichende Untersuchungen an Langzeitkulturen nativer und immortalisierter humaner cornealer Stromazellen zur Stimulation der Synthese extrazellulärer Matrix durch Vitamin C-Supplementierung durchgeführt. Beide Zellarten reagierten auf Vitamin C-Supplementierung mit einer gesteigerten Sekretion von Collagen, wobei der Effekt in den nativen Zellen stärker ausgeprägt war. Die Sekretion von Glykosaminoglykanen wurde hingegen nicht angeregt. In den nativen Zellen steigerte Vitamin C außerdem die Zellviabilität und -proliferation. Durch den Vitamin C-Zusatz entstanden zusammenhängende Zellsheets, wobei die Zellsheets der nativen Zellen eine höhere Lichttransmission, einen höheren Ordnungszustand der Collagenfibrillen und bessere biomechanische Eigenschaften zeigten als die Zellsheets aus immortalisierten Zellen. Insgesamt erscheint die Stimulation der Sekretion extrazellulärer Matrix in nativen cornealen stromalen Zellen als ein vielversprechender Ansatz für die Entwicklung eines cornealen Gewebeersatzes als Alternative zu begrenzt verfügbarer humaner Spenderhornhaut.