ASCs in der Fetttransplantation und Wiederherstellungschirurgie

Die adipöse mesenchymale Stammzelle (adipose-derived stem cells /ASCs) in der Fetttransplantation und Wiederherstellungschirurgie

Die autologe Fetttransplantation wird häufig genutzt, um Weichgewebsdefekte durch Alterung und nach Traumata, aber auch chronische Wunden und Defekte nach krebsbedingten Resektionen zu rekonstruieren. Die Vorteile der Fetttransplantation sind eine geringe Morbiditätsrate des Spenderareals und eine komplikationslose Verfügbarkeit durch Liposuktion oder Lipektomie. Nichtsdestotrotz erweisen sich Überlebensraten und die Langlebigkeit von Fetttransplantaten nach ihrer Verpflanzung als verbesserungswürdig. Derzeit wird eine Vielzahl an Methoden zur Verbesserung der Überlebenswahrscheinlichkeit des Fetttransplantates untersucht, und seine Stammzellen sind dabei von besonderem Interesse. Der Zell-assistierte Lipotransfer verweist auf die Integration der adipösen mesenchmyalen Stammzelle in Lipoaspirate – ein Ansatz mit vielversprechenden Resultaten.

Den adipösen mesenchymalen Stammzellen wurde seit 2001 vermehrt Aufmerksamkeit geschenkt, als Zuk und seine Kollegen erstmals zeigten, dass autologes Fettgewebe zu einer fibroblastenartigen Zellpopulation verarbeitet werden konnte, in Fachkreisen bekannt als sogenanntes processed lipoaspirate (PLA). Diese PLA-Zellen, ursprünglich ASCs, konnten zu weiteren Differenzierungen zu verschiedenen Zelltypen angeregt werden, basierend auf abstammungsspezifischen Induktionsfaktoren. Seitdem sind die ASCs zu einem Schlüsselfaktor in der Gewebezüchtung und regenerativen Medizin geworden. Sie können als pluripotente Stammzellpopulation, die von der vaskularisierten Stromafraktion des Fettgewebes isoliert wird, aus Lipoaspirat gewonnen werden.

ASCs besitzen die Fähigkeit, sich in eine Vielzahl reifer Gewebetypen zu entwickeln, einschließlich – aber nicht ausschließlich –  Fett, Herzmuskulatur, Knochen, Knorpel, Muskel, Nervengewebe und Haut. Nach ihrer Ausreifung können sie möglicherweise für therapeutische Zwecke oder zur Rekonstruktion des erkrankten oder geschädigten Körpers genutzt werden. Die Verwendung der ASCs bringt viele Vorteile mit sich, so zum Beispiel die einfache Verfügbarkeit und eine geringe Morbidität des Spenderareals nach Liposuktion, einem minimalinvasiven Eingriff. Darüber hinaus zeichnet sich die ASC-Population durch eine vergleichsweise größere Proliferationskapazität aus als die der Stammzellen aus dem Knochenmark, während sie gleichzeitig eine komfortablere Rechercheplattform bieten.

Im klinischen Setting sind die ASCs insbesondere in plastisch chirurgische Prozeduren integriert worden, und ganz besonders im Rahmen der autologen Fetttransplantation. Die Fetttransplantation ist eine Schlüsseltechnik zur Rekonstruktion von Weichgewebe, wofür nicht vaskularisiertes Fettgewebe eingesetzt wird. Zur Transplantation ist es eine ideale Substanz, weil es gegenüber dem Empfänger eine vergleichsweise geringe Immunogenität aufweist, weil es zudem günstig, biokompatibel und besonders leicht verfügbar ist. Darüber hinaus ist es vielseitig einsetzbar, zum Beipsiel bei Brandwunden und Strahlenschäden, nach Traumata, zur Rekonstruktion nach Resektionen bei Krebspatienten, bei Infertilität und zur kosmetischen Rekonstruktion von Alterungserscheinungen.

Nichtsdestotrotz schränken geringe Überlebensraten und unvorhersehbare Verhaltensweisen des Fetttransplantats das Outcome häufig ein. Ein signifikanter Teil des transplantierten Fetts wird resorbiert oder nekrotisiert aufgrund der fehlenden Vaskularisation. Wie Mashiko et al. beschrieben haben, gerät das verpflanzte Fettgewebe unmittelbar nach der Transplantation unter oxidativen und Ischämie bedingten Stress. Ernährt wird das Gewebe in den ersten Tagen durch plasmatische Diffusion durch das umgebende Gewebe des Empfängers, aber die Adipozyten können schon innerhalb der ersten 24h absterben. Erst kürzlich haben Yoshimura et al. gezeigt, dass die autologe Fetttransplantation mit Lipoaspiraten, die durch die vaskularisierte Stromafraktion angereichert wurden, einer reichhaltigen ASC-Quelle, das klinische Outcome nach Mammaaugmentationen und nach Therapie von Patienten mit fazialer Lipoatrophie verbessert. Dieser Beobachtung hat man den Namen „Zell assistierter Lipotransfer“ gegeben und sie unterstützt die Annahme, dass jenes Vorgehen das Volumen und die Langzeitstabilität des Fetttransplantats erhöhen kann. In einer Metaanalyse haben Zhou et al. außerdem gezeigt, dass die Fettüberlebensrate in der Gruppe mit Zell assistiertem Lipotransfer signifikant höher war als in der Vergleichsgruppe ohne Lipotransfer. Darüber hinaus reduzierte der Einsatz des Zell assistierten Lipotransfers die Inzidenz wiederholter Eingriffe am Gesicht. Dennoch steht man dem Einsatz der ASCs im Bereich des postonkologischen Wiederaufbaus mit viel Kritik gegenüber, da die ASCs Rezidive befördern können.

In der Vergangenheit sind mehrere Pilotstudien am Menschen realisiert worden, um das Potential der ASCs zu untersuchen. Interessanterweise wurde gezeigt, dass die ASCs helfen können, sekundäre Krankheitszustände bei Morbus Crohn Patienten zu therapieren, ebenso bei Harninkontinenz oder aber Kalottendefekten, wenn auch jeweils mit geringen Fallzahlen. Im experimentellen Bereich haben die ASCs bereits in einer Vielzahl von Tiermodellen zur Behandlung von Krankheiten und Verletzungen Anwendung gefunden. Diese schließen Myokardinfarkte, das akute Nierenversagen, Schlaganfälle, Wundheilungsstörungen und die Regeneration peripherer Nerven mit ein, jeweils mit vielversprechenden frühen Ergebnissen. Ungeachtet des Kontextes, in dem die ASC-Therapie oder die Fetttransplantation eingesetzt wird, gibt es jedes Mal einen signifikanten Zellverlust durch Nekrosierungen und apoptotische Prozesse auf Seiten des Empfängers. Das kann man wahrscheinlich vielfältigen Faktoren, wie Trauma, hypoxischen Zuständen, Ischämien, oxidatem Stress und Entzündungsreaktionen, zuschreiben. Daher fokussiert man inzwischen neuartige Strategien, um eine bessere Zytoprotektion der ASCs zu gewährleisten, so zum Beispiel durch Modulation ischämischer Vorbedingungen, Einsatz pharmakologischer Therapien, Verfeinerung der Liopsuktionstechniken zur Minimierung der Traumatisierung des Gewebes, ebenso wie den Zusatz von Wachstumsfaktoren. Zukünftige experimentelle Arbeiten werden sich um die Ermittlung sicherer und FDA-geprüfter Substanzen bemühen, die möglicherweise in Verbindung mit der ASC-Transplantation verabreicht werden können, um die therapeutische Wirksamkeit auf Seiten des Patienten zu maximieren.

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