Neues aus der Moser Forschung

Von Blutplättchen freigesetzte Zytokine in der Haarverpflanzung: Körpereigene Freisetzung von Blutplättchen-Wachstumsfaktoren in Kopfhauteinschnitten

Dr. Karl Stiefsohn, Karl Moser, Claudia Moser, Dr. Walter Krugluger

 

Wien, Dezember 2014: Plättchenreiches Plasma (PRP) hat in den letzten Jahren in verschiedenen Arten der Wundheilung an Beliebtheit gewonnen. Die klinischen Szenarien, in denen eine Unterstützung der Geweberegeneration durch PRP suggeriert wird, umfassen Orthopädie, Augenheilkunde und verschiedene Wundheilungstherapien.1 Die neuesten klinischen Studien deuten darauf hin, dass PRP (in verschiedenen Präparationen und/oder Anwendungsformen) auch Auswirkungen auf das Ergebnis von Haartransplantationen hat. Dies schließt auch das Haarwachstum durch Injektionen in die kahle Kopfhaut mit ein.

Die Rationalität hinter diesen Verfahren ist bisher noch nicht durch grundlegende wissenschaftliche Studien belegt. Blutplättchen sind eine Quelle von Wachstumsfaktoren und Zytokinen. Sie können daher die Wundheilung durch die Herbeiführung von Angiogenese fördern. Außerdem könnte die Kollagenproduktion von Fibroblasten ausgelöst werden. Blutplättchen sind damit Schlüsselfiguren bei der Geweberekonstruktion und Remodellierung nach einer Verletzung.2 Die Zytokine werden in den Alpha-Granula der Blutplättchen gespeichert, wo sie nach der Aktivierung der Blutplättchen durch Thrombin und/oder den Kontakt von Integrinen auf der Plättchenoberfläche mit Kollagenresten freigesetzt werden. Bisher wurde herausgefunden, dass mehr als 300 unterschiedliche Moleküle von Blutplättchen freigesetzt werden. Die wichtigsten Moleküle der Alpha-Granula sind blutstillende Proteine (z.B. der Von-Willebrand-Faktor, Fibronektin und Thrombosponin) und Wachstumsfaktoren (z.B. von Thrombozyten freigesetzter Wachstumsfaktor (platelet-derived growth factor, PDGF); grundlegender Fibroblasten-Wachstumsfaktor (basic fibroblast growth factor, bFGF); und vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor (vascular endothelial growth factor, VEGF)). Andererseits können Hemmer der Geweberemodellierung wie Angiostatin oder Alpha- und Beta-Tumornekrosefaktoren (TNF) ebenfalls in Blutplättchen festgestellt werden.3

In der Haartransplantation konnte beobachtet werden, dass die Verwendung von PRP zu einem  gesteigertem Haarwachstum nach der Transplantation, oder einer gewissen Verbesserung des Haarwachstums nach der Injektion in die Kopfhaut führte.4 Es wurden jedoch bisher noch keine randomisierten klinischen Studien durchgeführt, und die Beobachtungen variieren in verschiedenen Berichten.

Zur Klärung des Nutzens von PRP in Haarwiederherstellungsverfahren haben wir die körpereigene Freigabe von Wachstumsfaktoren aus Blutplättchen in Kopfhauteinschnitten untersucht. Dafür haben wir die Konzentration der wichtigen Wachstumsfaktoren PDGF-AA und VEGF in der Einschnittflüssigkeit gemessen und diese Spiegel mit den Wachstumsfaktorenspiegeln verglichen, die nach wiederholtem Einfrieren/Auftauen in PRP festgestellt wurden.

Versuchspersonen und Methoden

Unsere Studie umfasste 68 Patienten, die eine Haartransplantation erhielten. Alle Patienten hatten nach vorheriger erfolgter Aufklärung ihre Einwilligung in die Studie gegeben. Um die Einschnittflüssigkeit zu erhalten, wurden 20 µl phosphatgepufferte Salzlösung in die Einschnitte pipettiert und zweimal resuspendiert. und dann wurden 20 µl der Einschnittflüssigkeit aufgefangen. Von jedem Patienten wurde die Flüssigkeit aus 3 Einschnitten in einem Eppendorf-Röhrchen mit 1,5 ml zusammengeführt.

Zur Schätzung der Menge von Vollblut in den Einschnitten wurde das Hämoglobin in Proben von 5 Patienten bestimmt. Wir fanden einen durchschnittlichen Hämoglobinspiegel von 5,3 ± 1,6 g/dl im Vergleich zu 1,7 ± 1,2 g/dl im Vollblut der gleichen Patienten. Wir stellten einen ungefähren Verdünnungsfaktor von 1:3 des Vollbluts in der aufgefangenen Einschnittflüssigkeit fest. Dies deutet darauf hin, dass neben der Blutextravasation in den Einschnitt eine zusätzliche Plasmaextravasation auftritt. Die aufgefangene Flüssigkeit wurde bei 400 x g zentrifugiert, und der plättchenreiche Überstand wurde bis zur weiteren Verwendung bei -20°C gelagert.

Bei 20 an der Studie teilnehmenden Patienten wurde gleichzeitig während der Haartransplantation Zitratplasma und Serum aufgefangen. Das Zitratplasma wurde mit 400 x g zentrifugiert, plättchenreiches Plasma (200 µl) wurde gewonnen und bei -20°C gelagert. Die Serumproben wurden mit 400 x g zentrifugiert, der Überstand (Serum) wurde aufgefangen und 15 Minuten lang mit 2.000 x g zentrifugiert, um plättchenarmes Plasma (PPP) zu gewinnen.5 Die Proben wurden wieder bis zur weiteren Verwendung bei -20°C gelagert.

Das Einfrieren der obigen Präparation der Flüssigkeiten vor der Messung der Wachstumsfaktoren stellt sicher, dass alle Wachstumsfaktoren der Blutplättchen freigesetzt werden.6 Die Messungen in dieser Studie stellen somit maximale Wachstumsfaktorenpotential der unterschiedlichen Präparationen fest.

Für alle Proben wurde die Ermittlung von VEGF und PDGF-AA mit ELISA (Sigma Aldrich GmbH) durchgeführt. Für die Einschnittflüssigkeit wurde der Verdünnungsfaktor mit der phosphatgepufferten Salzlösung durch Multiplikation der Ergebnisse um 2 korrigiert.

Ergebnisse und Diskussion

In dem PPP der Patienten fanden wir eine durchschnittliche Konzentration von RDGF-AA von 2,47 ± 0,31 ng/ml, verglichen mit 41,43 ± 14,69 ng/ml im PRP. In der Einschnittflüssigkeit (EF) betrug die Konzentration von PDGF-AA 25,23 ± 12,03 ng/ml (Abbildung 1). Die Konzentration von PDGF-AA in der EF war demnach 10-mal größer als im Plasma der gleichen Patienten, was auf eine Plättchenextravasation und die Freigabe von Wachstumsfaktoren in der Schnittwunde hindeutet. Die größere Menge von PDGF-AA in PRP scheint durch die höhere Plättchenkonzentration aufgrund selektiver Präparation des Leukozytenfilms nach dem Zentrifugieren bedingt zu sein. Zusammenfassend deuten die Daten von PDGF-AA darauf hin, dass die Ansammlung von Blutplättchen und Freigabe von Wachstumsfaktoren in Schnittwunden während der Haartransplantation mit den Wachstumsfaktorenkonzentrationen, die durch PRP gewonnen werden, vergleichbar sind.

Bei VEGF beobachteten wir einen Spiegel von 28,49 ± 8,56 pg/ml in PPP verglichen mit 446,29 ± 56,71 pg/ml in PRP (Abbildung 2). Interessanterweise waren die Mengen des VEGF in der EF deutlich größer als im Vergleich mit PRP: 684,94 ± 73,72 pg/ml ggü. 446,29 ± 56,71 pg/ml (p<0,001). Die Menge von VEGF, die von den Blutplättchen freigesetzt wird, sowie die Serumkonzentrationen von VEGF sind immer noch umstritten.7 Unsere Ergebnisse im PPP stimmen mit den von anderen veröffentlichten Konzentrationen überein.8,9

Die im PRP und den Schnittwunden festgestellten Spiegel waren jedoch viel höher als die bisher beschriebenen.10, 11 In Schnittwunden ist dies möglicherweise durch eine Freisetzung von VEGF aus anderen Zellen als den Blutplättchen bedingt. Diese Spiegel übersteigen somit die zuvor im PRP beobachteten.

Zusammenfassung

Es wurde darauf hingewiesen, dass PRP die Wundheilung bei verschiedenen Erkrankungen verbessert, besonders bei chronischen Wunden. Die Anwendung hat sich aber auf die orthopädische Chirurgie, plastische Chirurgie, Zahnchirurgie und erst in letzter Zeit auf die Haartransplantation ausgeweitet. Die Idee hinter der Nutzung von PRP in der Haartransplantation ist, die Wachstumsfaktorenspiegel an Stellen mit Gewebeschäden zu erhöhen und damit die Regenerationsfähigkeiten des beschädigten Gewebes zu fördern.

In unser Studie haben wir erhöhte körpereigene Spiegel an von Blutplättchen freigesetzten Wachstumsfaktoren gezeigt, die ein ähnliches oder sogar höheres Niveau als die Wachstumsfaktorenspiegel haben, die nach der Freigabe der Wachstumsfaktoren im PRP vorliegen. Die Nutzung des PRP in der Haartransplantation zur Förderung der Heilung von Schnittwunden könnte daher fraglich sein. Die hohe körpereigene Freisetzung von Wachstumsfaktoren in durch Einschnitte verletztem Gewebe scheint ausreichend zu sein, um die Rezeptoren für die entsprechenden Wachstumsfaktoren zu sättigen. Weiter kann vermutet werden, dass sie die körpereigenen regenerativen Prozesse antreibt.

Literatur

  1. Amable, P.R. et al. Platelet rich plasma preparation for regenerative medicine: optimization and quantification of cytokines and growth factors. Stem Cell. 2013; 4:67-70.
  2. Andrae, J., R. Gallini, and C. Betsholtz. Role of platelet-derived growth factors in physiology and medicine. Genes & Development. 2008; 22:1276-1312.
  3. Whiteheart, S. W. Platelet granules: surprise packages. Blood. 2014; 118:1190-1191.
  4. Jimenze, F. Platelet rich plasma (PRP) in patients with androgenetic alopecia (AGA): does it work? Hair transplant Forum Int'l. 2014; 24(1):5-6.
  5. Vestergaard, M.C., et al. Serum platelet-derived growth factor and fibroblast growth factor in patients with benign and malignant ovarian tumors. Anticancer Res. 2012; 32:3817-3826.
  6. Reid, T.J., et al. Cooling and freezing damage platelet membrane integrity. Cryobiology. 1999; 38:209-224.
  7. Amable, P.R., et al. Platelet-rich plasma preparation for regenerative medicine: optimization and quantification of cytokines and growth factors. Stem Cell Res & Therapie. 2013; 4:67-80.
  8. Rahbari, N.N., et al. Expression and prognostic value of circulating angiogenic cytokines in pancreatic cancer. BMC Cancer. 2011; 11:286296.
  9. Berrahmoune, H., et al. Biological determinants and reference values for plasma Interleukin-8, monocyte chemo attractant protein-I, epidermal growth factor, and vascular endothelial growth factor: results from the STANISLAUS cohort. Clin Chem. 2006; 52:504-5010.
  10. El-Sharkrkawy, H., et al. Platelet-rich plasma: growth factors and pro-inflammatory properties. J Periodontol. 2007; 78:661-669.
  11. Epply, B.L., J.E. Woodell, and J. Higgins. Platelet quantification and growth factor analysis from platelet-rich plasma: implications in wound healing. Plast Reconstr Surg. 2003; 114:1502-1508.
Moser Medical Forschung Von Blutblattchen freigsetzte Zytokine in der HaarverpflanzungDE
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