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Flimmerepithel und CiliarMechanik

Flimmerepithel

Die Luftröhre wird im Inneren von der Mucosa ausgekleidet, die aus respiratorischem Epithel, dem Flimmerepithel, und der Lamina propria besteht. Das Flimmerepithel ist mehrreihig und besteht aus zu 90 % aus Epithelzellen, die Zilien in das Lumen ausbilden und aus Becherzellen, die Schleim produzieren. Die Zilien sind beweglich und folgen einem gerichteten, pulsatilen Bewegungsmuster, durch welches Schleim und darin enthaltene Fremdkörper aus dem respiratorischen System zum Mund-/Rachenraum transportiert werden.

Untersuchungen über die der Kultur von respiratorischem Epithel begannen bereits in den 1980er Jahren mit dem Hauptfokus auf Ionengehalt und elektrische Eigenschaften. Bei der Kultur von Epithelzellen, sind die Art der Isolation, die Wachstumsoberfläche und das Kulturmedium von großer Bedeutung. Genauso findet ohne die Kultur an einer Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche keine Zelldifferenzierung statt. Derzeit arbeiten wir an der Optimierung der Kulturbedingungen für ovine und porcine Primärkulturen.

 

Abbildung 1: Ovine respiratorische Epithelzellen auf Collagen-beschichteter Kulturfläche

CiliarMechanik

In vivo unterliegt das respiratorische Flimmerepithel durch seinen direkten Kontakt zur Atemluft vielfachen exogenen Beeinflussungen. Neben der Zusammensetzung der Atemluft können insbesondere die Druck- und Flussverhältnisse in den Atemwegen aufgrund pathologischer Prozesse Veränderungen unterliegen. Diese Veränderungen treten nicht nur im Rahmen primärer Lungenerkrankungen, sondern auch im Rahmen der ausgeprägten Änderungen der Atemmechanik durch maschinelle Beatmung auf. Über die Auswirkungen dieser Prozesse auf die Integrität und Funktion des respiratorischen Epithels ist jedoch wenig bekannt.

Ziel des Projektes „CiliarMechanik“ ist die Untersuchung des Einflusses biomechanischer Umgebungsvariablen auf die Bildung und Funktion der Zilien des respiratorischen Epithels in vitro. Die Untersuchung der Zilienfunktion wird in einem Doppelkammer-Bioreaktorsystem durchgeführt, welches die Kultur mit optimalen definierten und laminaren Flussbedingungen in der Zellkammer ermöglicht. Die Untersuchung biomechanischer Einflüsse auf respiratorisches Epithel ist ebenfalls wichtig, um im Bereich des respiratorischen Tissue Engineerings eine Optimierung des Kulturverfahrens zu erreichen.

Projektleitung

Dr. rer. medic.

Lena Thiebes

Te.: +49 (0) 241 80 85462

thiebes(at)ame.rwth-aachen.de