Die Haut von Dr. Frankenstein

Tissue Engineering schafft Ersatz für die Versorgung von Wunden und Verbrennungen

Seit dreißig Jahren entsteht in Laboratorien künstliche Haut, gezüchtet in der Petrischale. Unzähligen Patienten mit großflächigen Verbrennungen, chronischen Wunden oder Verstümmelungen konnten die Ärzte seither helfen.

Die Haut bedeckt die gesamte Körperoberfläche und ist das größte Organ des Menschen, sie hat eine Fläche von ungefähr zwei Quadratmetern. Sie schützt den Körper vor Einflüssen von Außen, hat aber noch andere wichtige Funktionen wie die Temperaturregelung durch Schwitzen, Austausch mit der Umwelt. Unsere Körperhülle, die bis zu zehn Kilo schwer sein kann, ist ein empfindliches Sinnesorgan. Entsprechend der großen Bedeutung der Haut für den gesamten Organismus sind größere Wunden und Verbrennungen verhängnisvoll. Haut besteht aus mehreren Schichten. , die oberste wird Epidermis genannt, das darunter liegende Bindegewebe mit Muskeln, Nerven und Gefäßen heißt Lederhaut oder Korium, und das Unterhautfettgewebe wird Subkutis genannt.

Keratinozyten (häufigster Zelltyp der Epidermis) wachsen hier auf einer Polymer-Oberfläche, Bild: Centre for Biomaterials and Tissue Engineering University of Sheffield

Die Medizin kennt schon lange die Hauttransplantation, das heißt einem Patienten wird an einer anderen Stelle des Körpers Haut entfernt und übertragen. Aber diese Methode hat natürliche Grenzen.

Einen Ausweg aus dem Dilemma, dass einem Menschen nur eine bestimmte Menge eigener Haut entnommen und transplantiert werden kann, bietet das Tissue Engineering (übersetzt: Gewebe-Züchtung). Diese Methode wird nun seit dreißig Jahren erfolgreich angewandt, sie kombiniert so genannte Biomaterialien als Matrix mit Zellen (speziell Stammzellen), die im Labor kultiviert, vermehrt und verändert werden können. So können bioartifizielle Konstrukte hergestellt werden, es wird Gewebe geschaffen, das auf einer vorgegebenen Struktur im Labor heranwächst und dann einem Menschen eingepflanzt werden kann. Besonders erfolgreich ist dieses Verfahren bisher im Bereich der Züchtung von Haut und Knorpel.

In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature ist die menschliche Haut das Schwerpunkthema, dem viele Artikel gewidmet sind. In einem Überblick berichtet Sheila MacNeil vom Centre for Biomaterials and Tissue Engineering der britischen University of Sheffield über den Stand der Forschung und Anwendung bezüglich des Tissue Engineerings von Haut.

In den westlichen Ländern steht die Behandlung chronischer Wunden im Vordergrund, vor allem bei sehr alten Patienten und solchen mit Diabetes. Außerdem wird die Ersatzhaut im Bereich der wiederherstellenden Chirurgie verwendet, in der Narbenbehandlung und bei der Korrektur von Pigmentdefekten. Im Gegensatz zu den Entwicklungsländern spielen Verbrennungen nur eine untergeordnete Rolle. Durch entsprechende Aufklärung und den heutigen Lebensstil sind sie in den Industrienationen verhältnismäßig selten geworden, in Deutschland werden pro Jahr ungefähr 10.000 Brandverletzte stationär behandelt. Ein Drittel von ihnen wird in speziellen Intensivstationen versorgt.

Kunsthaut

Dort werden die großflächigen Verbrennungen vorerst mit Hautstücken von Spendern abgedeckt, eine Art Verband aus fremder Haut, bis die inzwischen im Labor aus eigenen Oberhautzellen (Keratinozyten) gezüchteten Lappen zur Verfügung stehen, die der Körper normalerweise nicht abstößt. Diese Transplantate aus mehreren Zelllagen wachsen künstlich beschleunigt auf einem Trägermaterial, bevor sie auf den Patienten übertragen werden.

Seit den 80er Jahren werden derartige Keratinozyten-Transplantate sehr erfolgreich im Labor gezogen und verpflanzt. Tiefe Hautschäden werden auch mit der so genannten Haifischhaut behandelt, einem Produkt, das die unter der Epidermis liegende Lederhaut nachahmt und unter dem Namen Integra gehandelt wird. Es besteht aus Rinderkollagen und Haiknorpeln (auf einer Silikonschicht). Integra enthält auch körpereigene Zellen des Patienten, die dafür sorgen, dass der Hautersatz mit der Zeit in Eigenhaut umgewandelt wird.

Andere Formen von Kunsthaut werden aus fremden Körperzellen geschaffen, wie zum Beispiel das brandneu auf dem US-Markt zu findende Dermagraft, das aus Fibroblasten, also Bindegewebs-Zellen, auf einer Polylactid-Matrix besteht. Für die Therapie, bzw. Abdeckung der obersten Hautschicht gibt es außerdem noch andere Formen von Ersatzhaut. Dazu gehört die Haut aus Haarwurzelzellen (vgl. Haut aus Haaren – EpiDexTM und die so genannte „Haut aus der Spraydose“, ein Präparat aus eigenen Hautzellen, die dann als Lösung aufgebracht werden (vgl. ReCell und Cellspray).

Die Kunsthaut hat sich in den vergangenen dreißig Jahren enorm entwickelt und hat sich sowohl in der praktischen Medizin als auch in der Forschung der Zellbiologie-Labore längst bewährt. Dennoch gibt es immer noch große Herausforderungen. Im Zentrum der Aufmerksamkeit muss die Sicherheit der Patienten stehen, jede Art von biologischen Transplantaten birgt das Risiko von Infektionen, bzw. der Übertragung von Erregern verschiedenster Art. Das problemlose An- und Einwachsen der Ersatzhaut ist ebenfalls noch nicht völlig sicher – klinische Effektivität muss gewährleistet werden.

Neben der Verträglichkeit stellt sich nicht zuletzt die Frage nach den Kosten und der Zugänglichkeit der zweiten Haut. Die Biotechnologie-Firmen werden nur Formen von Kunsthaut auf den Markt bringen, die sich bezahlt machen. Ein viel versprechender Anfang ist gemacht, aber die Versorgung großflächiger Verbrennungen, sowie akuter und chronischer Wunden sind für die Kliniker speziell in den Entwicklungsländern – wo in jeder Beziehung beschränkte Ressourcen zur Verfügung stehen – immer noch eine schwierige Aufgabe. (Andrea Naica-Loebell)