Athen, Ga. Ein Team von Forschern der University of Georgia hat zum ersten Mal das Nachwachsen von chirurgisch entfernten Bahnen im Lymphsystem dokumentiert, einem Netzwerk von Gefäßen, die entzündliche Flüssigkeiten abpumpen und den Körper vor Infektionen schützen sollen. Die in Nature Biomedical Engineering veröffentlichten Ergebnisse legen den Grundstein für eine neue Klasse von Behandlungsmöglichkeiten für lymphatische Erkrankungen wie chronische Wundkomplikationen und könnten sogar dazu beitragen, die Ausbreitung von Krebs zu verhindern.Lymphatische Dysfunktion ist mit einer Vielzahl von Krankheiten verbunden, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Zum Beispiel brechen Brustkrebszellen vom Primärtumor ab und wandern durch das Lymphsystem. Wenn sie alleine gelassen werden, können sie sich im ganzen Körper ausbreiten. Lymphgefäße – die ähnlich wie das Herz-Kreislauf-System funktionieren – werden manchmal durch Krebsbehandlung oder die Entfernung von Lymphknoten traumatisiert, was zu Lymphödemen oder der chronischen Schwellung eines Beins oder Arms führen kann.

„Im Moment haben wir keine Möglichkeit, das Lymphsystem wieder aufzubauen oder zu rekonstruieren. Wir verstehen kaum einmal, wie es funktioniert „, sagte Dr. John Peroni, Professor und Großtierchirurg am College of Veterinary Medicine der UGA. „Diese Studie war eine der ersten, die sich grundlegend mit einer grundlegenden wissenschaftlichen Frage befasste, die unbeantwortet blieb: Wenn Lymphgefäße verletzt sind, können sie sich umgestalten oder heilen?“In Zusammenarbeit mit einem Schafmodell entfernten Mitarbeiter von Georgia Tech und dem Regenerative Bioscience Center am College of Agricultural and Environmental Sciences der UGA eines von zwei Lymphgefäßen, die parallel zueinander im Bein verlaufen. Diese sind für den Lymphfluss genauso wichtig wie das Herz für den Blutfluss, so die Forscher. Unter diesen Bedingungen konnten sie den Beginn eines Lymphpumpenzyklus und den Beginn der Umbau- und Reparaturphasen zeigen. Als Ergebnis der Umgestaltung kam das Team zu dem Schluss, dass molekulare Veränderungen in lymphatischen Muskelzellen den oxidativen Stress verstärken, der typischerweise auftritt, wenn das Immunsystem Entzündungen erzeugt, um Bakterien abzuwehren. Nach sechs Wochen stellte das Team fest, dass das verbleibende Lymphgefäß doppelt so hart arbeitete, um den oxidativen Stress auszugleichen.

„Man würde erwarten, dass, wenn Sie das Hauptlymphgefäß entfernen, in dem Teil, der niedriger als das Hindernis ist, es anschwellen würde. Zu unserer Überraschung hat es das nur minimal getan „, sagte Peroni. „Es stellt sich heraus, dass es eine beträchtliche Menge an kollateraler Lymphzirkulation gibt, die wir nicht erwartet haben. Auf mikroskopischer Ebene gibt es genügend Mechanismen, mit denen der Körper immer noch Flüssigkeiten aus dem Bein rezirkulieren und ableiten kann, obwohl die Hauptautobahn entfernt wird.“Die Ergebnisse folgen den früheren Arbeiten der gleichen Forscher, die ähnliche Ergebnisse bei der Verwendung des Nagetierschwanzes zeigten, eines der ältesten und am weitesten verbreiteten Modellsysteme für die Lymphforschung. „Vielleicht ist das wichtigste einzelne Merkmal der Verwendung eines größeren Modells wie Schafe, im Vergleich zum historischen Maßstab eines Nagetierschwanzes, die Gravitationsvorteile“, sagte Peroni. „Die Schwerkraft erschwert den Transport der Lymphe von den Beinen und der unteren Körperhälfte, und Schafe bieten ein besseres Gravitationsmodell als die konstant flache Position des Schwanzes eines Nagetiers. Es ist fast identisch mit Wundheilungsproblemen beim Menschen.“Peroni arbeitete eng mit Brandon Dixon zusammen, Hauptautor und außerordentlicher Professor für mechanische und biomedizinische Technik an der Georgia Tech, der das Labor für Lymphbiologie und Bioingenieurwesen leitet. „Was diese Studie von anderen unterscheidet, ist, dass sie sich auf die Umgestaltung des Gefäßes konzentriert, das ursprünglich während der Operation nicht beschädigt wurde, da sie versucht, das entfernte Segment zu kompensieren“, sagte Dixon. „Dies ist wichtig für das Verständnis des sekundären Lymphödems bei Brustkrebsüberlebenden, da die meisten Lymphödeme viele Monate nach einer Brustkrebsoperation auftreten und das verbleibende intakte Lymphgefäßsystem nicht mehr mit den Anforderungen Schritt halten kann.“Diese Ergebnisse sind präklinisch und weitere Studien sind erforderlich, um Tests am Menschen zu bestätigen, aber sie liefern wissenschaftliche Beweise für den lymphatischen Umbau, der bisher knapp war.“Wir sind begeistert, weil es jetzt ein Tiermodell gibt, mit dem wir das Gefäß unter diesen Zustand anhaltenden Stresses bringen können, der nicht auf die anfängliche Verletzung zurückzuführen ist, sondern auf die Anpassung des Gefäßes an die Operation“, sagte Dixon. „Es ist ein gutes Modell für das, was mit einem Menschen passiert.“Diese Studie wurde vom Regenerative Engineering and Medicine (REM) Seed Grant Program finanziert. Das Regenerative Bioscience Center ist eine Einheit des UGA Office of Research, mit großzügiger Unterstützung des College of Agriculture and Environmental Sciences und seiner Abteilung für Tier- und Milchwissenschaften.

Link zur Veröffentlichung: https://doi.org/10.1038/s41551-019-0493-1