Auf dem Weg zur implantierbaren biohybriden Lunge: N-Acetylcystein reduziert Sauerstofftoxizität und verändert die Morphologie von Endothelzellen

Einleitung:

Extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) kann den Gasaustausch bei terminalem Lungenversagen übernehmen. Die Entwicklung eines implantierbaren Lungenunterstützungssystems wurde bislang durch eingeschränkte Hämokompatibilität, die Aktivierung der Gerinnung sowie des Komplementsystems, durch Plasma Leakage und Proteinablagerungen mit konsekutivem einbrechen der Gasaustauschfähigkeiten des Systems verhindert. Die Nutzung von Verfahren des Tissue Engineerings, um die Oberflächen eines ECMO-Systems mit Endothelzellen zu beschichten kann geeignet sein, die Beschränkungen der aktuellen ECMO-Technologie zu überwinden.

Innerhalb eines ECMO-Systems sind Endothelzellen Sauerstoffradikalen ausgesetzt, die durch die Begasung mit reinem Sauerstoff in hoher Konzentration entstehen. N-Acetylcystein als Radikalfänger wurde in dieser Arbeit auf mögliche Protektive Effekte in diesem Kontext untersucht.

Ergebnisse:

NAC besitzt bis zu einer Konzentration von 15 mM keine nachweisbare Toxizität auf Endothelzellen. Werden Endothelzellen reaktiven Sauerstoffspezies ausgesetzt, so ist eine ausgeprägte Toxizität zu beobachten. Addition von NAC in einer Konzentration von 15 mM zum Zellkulturmedium schützt die Zellen vor diesem toxischen Effekt. Endothelzellen in statischer Kultur ändern nach Exposition mit NAC ihre Morphologie wie dies nach mechanischer Stimulation durch Scherung sowie bei Endothelzellen in vivo zu beobachten ist.

Zusammenfassung:

Der Einsatz von NAC schützt Endothelzellen vor reaktiven Sauerstoffspezies und induziert die Differenzierung der Zellen.