Biologisch aktive Analoga der extrazellulären Matrix – künstliche Haut und Nerven

Die Entwicklung von Tieren beginnt mit einer einzigen Zelle, die sich teilt; die neuen Zellen differenzieren zu hochspezifischen Geweben, Organen und Gliedern, und der kleine, aber funktionstüchtige Organismus erreicht irgendwann seine volle Größe. Während dieser Entwicklung durchlaufen auch die extrazellulären Matrices (ECM), d. h. komplexe makromolekulare Netzwerke, drastische Veränderungen. Matrixtransformationen steuern mitunter die viel besser untersuchten Änderungen von Anzahl und Typus der differenzierenden Zellen. ECM‐Netzwerke werden meist enzymatisch zu Oligopeptiden abgebaut und danach neu synthetisiert (umgestaltet), wobei sich unlösliche und nicht diffundierende makromolekulare Strukturen bilden, die vielzelligen Systemen ihre Form verleihen. Reife ECM wie Haut, Sehnen, Knorpel und Blutgefäße geben Organen und Geweben Steifheit und Stabilität. Eine Umgestaltung der ECM tritt während der Wundheilung auch in erwachsenen Organismen auf. Der Einsatz von synthetischen ECM‐Analoga kann helfen, die Bedeutung der ECM für die Entwicklung oder Wundheilung zu verstehen. Es wurden einfache chemische Analoga synthetisiert, von denen einige eine bemerkenswerte biologische Aktivität aufweisen, darunter eins, das die partielle Regeneration der Haut sowohl bei erwachsenen Meerschweinchen als auch beim Menschen induziert. Mit einem ähnlichen ECM‐Analogon wurden auch periphere Nerven regeneriert. Derartige verletzte Hautpartien und Nerven regenerieren sich bei Wirbeltieren nicht spontan. Verfahren zur Herstellung der ECM‐Analoga mit maßgeschneiderten physikalisch‐chemischen Eigenschaften wie Geschwindigkeit des enzymatischen Abbaus nach Implantation, Porenstruktur und Grad der Collagenkristallinität werden in diesem Aufsatz zusammengefaßt. ECM‐Analoga zeigen völlig neue Wege bei der Behandlung von ernsten Organfehlfunktionen und Organverlust. Ein ECM‐Analogon ist bereits die Basis einer klinischen Behandlung von Patienten mit starken Brandverletzungen. Eine Interpretation der Ergebnisse führt zu einer Hypothese über die Natur der ECM während der Entwicklung. Da biologische Aktivität nur dann beobachtet wird, wenn die physikalisch‐chemischen Parameter innerhalb enger Grenzen liegen, könnte man die ECM als einen unlöslichen Wachstumsfaktor beschreiben, der für die Synthese von Gewebe spezifisch ist. Möglicherweise benötigt jedes Gewebe zur Entwicklung eine eigene ECM.