Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Hautwunden heilen

19.12.2013
Heidelberger Wissenschaftler klären Grundmechanismus der Wundheilung und widerlegen bisherige Theorien / Umliegende Hautareale mobilisieren Zellen für Wundverschluss / Veröffentlichung im Journal of Cell Biology

Wissenschaftler des Universitätsklinikums Heidelberg haben den Grundmechanismus aufgeklärt, wie die Haut Wunden verschließt. Mit Hilfe modernster, hochauflösender Mikroskopietechnik beobachteten sie die Zellbewegungen in einem im Labor gezüchteten Gewebe, das der menschlichen Haut sehr nahe kommt, und entwickelten ein dreidimensionales Modell des Heilungsprozesses.


Querschnitt einer heilenden Hautwunde unter dem Mikroskop: In Wunde einwandernde Zellen (grün) schieben Hautzellen (rot) nach oben. Diese bilden einen Schild über nachrückenden Zellen.

Bild: Hamamatsu TIGA Center, Universitätsklinikum Heidelberg


Computersimulation einer heilenden Hautwunde: Die nachrückenden Zellen sind hier türkis dargestellt.


Bild: Hamamatsu TIGA Center, Universitätsklinikum Heidelberg

Ein Team um Privatdozent Dr. Niels Grabe und Mitarbeiter Dr. Kai Safferling und Thomas Sütterlin zeigte: Die in die Wunde einwandernden Zellen selbst tragen – anders als bisher angenommen – nur wenig zur neuen Zellmasse bei, die die Wunde verschließt. Stattdessen bilden die umliegenden Hautareale massiv neue Zellen und schieben diese unter der intakten Haut hindurch in die Wunde.

Die neuen Zellen legen dabei für ihre Größenverhältnisse erstaunliche Entfernungen von einigen Millimetern zurück. Die wegweisende Arbeit widerlegt bisherige Theorien zum Wundverschluss und unterstützt zukünftige Forschungsarbeiten u.a. zu chronischen Wunden. Sie ist nun online im renommierten Journal of Cell Biology erschienen.

Die Forscher verwendeten für ihre Beobachtungen mehrschichtige Gewebekulturen aus zwei Typen menschlicher Hautzellen, Keratinozyten und Fibroblasten, in verschiedenen Entwicklungsstufen. Diese im Reagenzglas gezüchteten Gewebestückchen sind zwar nur eine sehr vereinfachte Version der natürlichen Haut – es fehlen u.a. Immunzellen, Nerven oder Schweißdrüsen. Aber sie organisieren sich selbst und reparieren Verletzungen.

„Dieses System ist ausreichend komplex, um dem natürlichen Heilungsmechanismen sehr nahe zu kommen, aber trotzdem gut zu untersuchen“, sagt Dr. Grabe, Leiter des Hamamatsu Tissue Imaging and Analysis (TIGA) Center am Bioquant Forschungszentrum der Universität Heidelberg, einer Kooperation zwischen dem Institut für Pathologie, dem Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) sowie der japanischen Firma Hamamatsu Photonics.

Zellen für den Wundverschluss schieben sich unter intakter Haut hindurch

In die acht Millimeter durchmessenden Gewebekulturen stanzten die Wissenschaftler jeweils zwei kleine Löcher von zwei Millimetern Durchmesser und verfolgten den Heilungsprozess bis zu zehn Tage lang. Dazu wurden zu verschiedenen Zeitpunkten Dünnschnitte angefertigt, mit speziellen Techniken gefärbt und vom Imaging-Roboter „NanoZoomer“ des TIGA Centers vollautomatisch im Millionstel-Millimeter-Bereich aufgearbeitet und abgebildet. Mit Hilfe der Daten aus dem NanoZoomer hatten die Forscher bereits ein virtuelles Hautgewebe erstellt, das sie nun mit den Informationen aus den einzelnen Schritten des Heilungsprozesses verknüpften. Heraus kam nun die erste dreidimensionale Computersimulation, die den zugrundeliegenden Mechanismus von Wundverschluss und Heilung aufzeigt.

„Es hat sich eindrucksvoll gezeigt, dass Wundheilung und speziell die Einwanderung der Zellen in die Wunde eine sehr komplexe Gesamtleistung des umliegenden Gewebes ist. Das kann man an einschichtigen Zellkulturen nicht erforschen“, erklärt Grabe. „Den größten Beitrag leisten die Hautregionen, die verhältnismäßig weit von der Wunde entfernt sind.“ Im Experiment startete die Bewegung der neuen Hautzellen in den äußersten Bereichen der Gewebekulturen, bis zu drei Millimeter von der Verletzung entfernt. Im lebenden Organismus könnte diese Strecke sogar noch weiter ausfallen. Wie auf einem Förderband schieben sich die neu gebildeten Zellen aus allen Richtungen unter der intakten Haut hindurch auf die Wunde zu. Gelangen sie dort ins Freie, werden sie von den nachrückenden Zellen nach oben gedrückt und reifen zu schildförmigen Zellen aus. Unter ihnen geschützt wandern weitere Zellen ein, bis die Wunde verschlossen ist. Das Team um Grabe nannte den Mechanismus „ExtendingShield Mechanismus“.

Neues Modell Voraussetzung für Fehlersuche bei chronischen Wunden

Die bisherigen Theorien zur Wundheilung besagten, dass sich die Zellen der Wundränder oder unmittelbar dahinter liegender Bereiche teilen und die Haut so in die Wunde hineinwächst. Diese Modelle sind nun widerlegt. „Mit dem neuen Modell haben wir den Grundstein zum besseren Verständnis von Problemen mit der Wundheilung gelegt. Erst jetzt kann man z.B. bei chronischen Wunden gezielt nach Fehlern in diesem Prozess suchen“, so Grabe. Auch für die Krebsforschung könnte das neue Modell wertvolle Impulse liefern. So ist der Mechanismus der Wundheilung vergleichbar mit der Einwanderung von Tumorzellen in gesundes Gewebe. „Eventuell sind die Steuerungsmechanismen ähnlich. Daraus könnte sich ein neuer Ansatz der Tumorkontrolle ergeben“, hofft der Wissenschaftler.

Die Arbeit ist Teil einer Förderinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem Verbundprojekt „Systembiologie chronischer Wunden“ sowie der BMBF-Nachwuchsgruppe FORSYS „Epidermale Homöostase“.

Literatur:
K. Safferling, T. Sütterlin, K. Westphal, C. Ernst, K. Breuhahn, M. James, D. Jäger, N. Halama, und N. Grabe. 2013. Woundhealingrevised: A novelreepithelializationmechanismrevealedby in vitro and in silicomodels. J. CellBiol. 203:691-709
Weitere Informationen im Internet:
http://tigacenter.bioquant.uni-heidelberg.de
http://jcb.rupress.org/site/biobytes/biobytes_dec_09_2013.mp3 (Podcast)
Videos unter:
http://tigacenter.bioquant.uni-heidelberg.de/medsys.html
Kontakt:
Priv-Doz. Dr.-Ing. Niels Grabe
Wissenschaftlicher Leiter
Hamamatsu Tissue Imaging and Analysis (TIGA) Center
Universität Heidelberg
Tel.: 06221 / 54 51455
E-Mail: niels.grabe[at]bioquant.uni-heidelberg.de
Universitätsklinikum und Medizinische Fakultät Heidelberg
Krankenversorgung, Forschung und Lehre von internationalem Rang
Das Universitätsklinikum Heidelberg ist eines der bedeutendsten medizinischen Zentren in Deutschland; die Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg zählt zu den international renommierten biomedizinischen Forschungseinrichtungen in Europa. Gemeinsames Ziel ist die Entwicklung innovativer Diagnostik und Therapien sowie ihre rasche Umsetzung für den Patienten. Klinikum und Fakultät beschäftigen rund 11.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und engagieren sich in Ausbildung und Qualifizierung. In mehr als 50 klinischen Fachabteilungen mit ca. 2.200 Betten werden jährlich rund 118.000 Patienten voll- bzw. teilstationär und rund 1.000.000 mal Patienten ambulant behandelt. Das Heidelberger Curriculum Medicinale (HeiCuMed) steht an der Spitze der medizinischen Ausbildungsgänge in Deutschland. Derzeit studieren ca. 3.500 angehende Ärztinnen und Ärzte in Heidelberg.

http://www.klinikum.uni-heidelberg.de

Bei Rückfragen von Journalisten:
Dr. Annette Tuffs
Leiterin Unternehmenskommunikation / Pressestelle
des Universitätsklinikums Heidelberg und der
Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 672
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 56-4536
Fax: 06221 56-4544
E-Mail: annette.tuffs@med.uni-heidelberg.de
Julia Bird
Referentin Unternehmenskommunikation / Pressestelle
des Universitätsklinikums Heidelberg und der
Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 672
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 56-7071
Fax: 06221 56-4544
E-Mail: julia.bird@med.uni-heidelberg.de
Diese Pressemitteilung ist auch online verfügbar unter
http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/presse
Besuchen Sie das Universitätsklinikum Heidelberg auch bei:
Facebook: http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/facebook
Twitter: http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/twitter
Youtube: http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/youtube

Dr. Annette Tuffs | idw
Weitere Informationen:
http://www.klinikum.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften