Abteilung Plastische, Hand- und Wiederherstellungschirurgie. Zentrum für Schwerstbrandverletzte Replantationszentrum

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1 Abteilung Plastische, Hand- und Wiederherstellungschirurgie Zentrum für Schwerstbrandverletzte Replantationszentrum Direktor: Prof. Dr. med. Peter M. Vogt Forschungsprofil Das Forschungsprofil der Klinik für Plastische, Hand- und Wiederherstellungschirurgie gliedert sich in die Bereiche der klinischen Forschung und der experimentellen Grundlagenforschung. a) Klinische Forschung Nach dem Neuaufbau der Abteilung haben sich im klinischen Bereich Schwerpunkte um das Inhalationstrauma bei Schwerstbrandverletzten sowie im Bereich der elektiven Handchirurgie um computergestützte Verlaufsmessungen der Handfunktion etabliert. Im Bereich der Verpflanzung mikrovaskulärer Transplantate nimmt die Klinik in Deutschland einen Spitzenplatz ein. Dies betrifft sowohl die Replantationszahlen als auch die des freien Gewebetransfers, sodass sich als neuer Forschungsschwerpunkt mittlerweile Untersuchungen sowohl zur Herstellung vaskularisierter Transplantate als auch biokompatibler Nerventransplantate herauskristallisiert haben. b) Experimentelle Forschung Das experimentelle Forschungsprofil der Klinik für Plastische, Hand- und Wiederherstellungschirurgie befasst sich im Wesentlichen mit der Verbindung der regenerativen Biologie mit klinischen Fragestellungen. Ein Hauptanliegen ist dabei, das Selbstheilungspotential des Organismus sinnvoll in Heilungsvorgängen im Bereich der Regenerativen Plastischen Chirurgie einzusetzen. Eine wichtige Säule stellt neben dem Tissue Engineering mit der in vitro Züchtung von Hautzellen, Knochen, Knorpel und Nerven vor allen Dingen die Forschungsarbeit mit mesenchymalen Stammzellen dar. Ihre Isolation, Charakterisierung und Differenzierung zur effektiven Neuzüchtung von Geweben ist eine wichtige Voraussetzung. In diesem Zusammenhang werden auch Regenerations- und Wundheilungsprozesse untersucht. Weitere Schwerpunkte liegen in der Entwicklung neuerer Therapieansätze für Weichgewebssarkome und bei fibroproliferativen Erkrankungen (z.b. Morbus Dupuytren). Ziel ist eine Beeinflussung des Krankheitsverlaufes durch zell- und molekularbiologische Methoden. 300

2 Einen besonderen Stellenwert haben hier Apoptosemechanismen, zu deren Erforschung bereits Grundlagenmodelle in unserem Labor etabliert wurden. Eine besondere Bedeutung hat der Untersuchungsbereich der Ischämie, Reperfusion und Mikroperfusion. Langfristig wird sich im Bereich der Plastischen und Wiederherstellungschirurgie ein wesentlicher Fortschritt nur durch die Herstellung vaskularisierter Transplantate erzielen lassen. Forschungsprojekte Regenerative Medizin und Tissue engineering Extremitätenregeneration nach Totalamputation- Molekulare Charakterisierung der Dedifferenzierung enddifferenzierter Zellen Allein in Deutschland kommt es jährlich zu über Handverletzungen, die häufig eine langanhaltende oder sogar lebenslange funktionelle Beeinträchtigung bedeuten. Dies bringt nicht nur persönliche Probleme für die Betroffenen und ihre Familien mit sich, sondern stellt auch eine gesellschaftliche Belastung dar. Langfristiges Ziel ist eine Verbesserung des Heilungsverlaufes bei komplizierten Verletzungen der Gliedmaßen durch moderne Regenerationsmedizin, die die Regenerationskapazität der Extremitäten, Haut, Weichteile und Hautanhangsgebilde steigert. Abb.1: Arbeitsmodell zu den molekularen Mechanismen der Muskelfaser Dedifferenzierung (verändert nach Odelberg) Arbeiten an terminal differenzierten Muskelfasern weisen auf das Homeoboxprotein Msx1 als einem zentralen Element der Signalkette in der Dedifferenzierung hin. Das in der Embryogenese als Transkriptionsrepressor für Gene der muskulären Differenzierung fungierende Msx1 löste nach Transfektion in murine Muskelfasern in vitro eine komplette 301

3 Dedifferenzierung aus. Die tatsächliche Bedeutung des Msx1 bei der Gliedmaßenregeneration der Amphibien wird noch diskutiert. Die Bedeutung des Homeoboxproteins Msx1 als Regulatorprotein der zellulären Dedifferenzierung infolge von Amputationsverletzungen sollte daher durch die Ermittlung von Protein Interaktionspartnern Wirkmechanismen für Msx1 erarbeitet werden. Als Modell diente die Gliedmaßenregeneration des Axolotl (Ambystoma mexicanum). Abb. 2: Identifizierung eines mit Msx1 interagierenden F-Box-Proteins, markiert ist die F-Box Domäne Zu diesem Zweck wurde ein Yeast Two Hybrid Screen mit Msx1 als Köderprotein durchgeführt. Dazu wurde zunächst eine cdna-bank aus 5 Tage altem Regenerationsblastem in einem Two Hybrid kompatiblen Hefestamm AH109 generiert. Das Axolotl Homolog von Msx1 wurde über PCR in das Two Hybrid System eingebracht In Untersuchungen zur Proteinexpression im Hefemodell und zur möglichen Eigenaktivierung des Reportersystems wurde die Eignung des Plasmids für das Two Hybrid System gezeigt. Über ein effizientes Hefe-Mating wurden die cdna-bank und das Köderprotein zusammengeführt. Es resultierten zahlreiche positive Klone, die durch Sequenzierung und Homologievergleich in den Gendatenbanken identifiziert wurden. Hierbei gelang die Identifizierung von Proteinen aus entwicklungsbiologisch relevanten Signalketten, die in anschließenden Projekten auf ihre biologische Relevanz in der Gliedmaßenregeneration der Amphibien untersucht werden. Projektverantwortliche: Reimers K ; Förderung: HiLF Weitere Forschungsprojekte Tissue engineering eines menschlichen knorpeligen Ohrgerüstes aus humanen mesenchymalen Stammzellen (hmscs) in einer Kollagenmatrix Chondrogene Differenzierung von hmscs in einer Kollagen Typ I Matrix und nachfolgende Implantation in die Nacktmaus. Projektverantwortliche: Kall S; Förderung: Pinguin Stiftung Düsseldorf In Vivo Tissue Engineering von vaskularisiertem Knochengewebe Projektverantwortliche: Kall S 302

4 Reconstruction of the Rabbit Achilles Tendon Defect using an in vitro tissue engineered long Tendon construct Projektverantwortliche: Kall S; Förderung: AO Foundation Transplantation von olfaktorischen Gliazellen zur Verbesserung der peripheren Nervenregeneration Projektverantwortliche: Radtke C; Förderung: HiLF Tissue engineering of bioartificial nerve grafts- Herstellung biokompatibler Nervenimplantate zur Rekonstruktion peripherer Nerven Projektverantwortliche: Allmeling C; Förderung: Pinguin Stiftung Remyelinisierung demyelinisierter Läsionen im ZNS durch Transplantation von Gliazellen Projektverantwortliche: Radtke C; Förderung: Neuroscience Research Center, Yale University School of Medicine Phänotypische Charakterisierung von olfaktorischen Gliazellen Projektverantwortliche: Radtke C; Förderung: VAMC, West Haven Untersuchung von neurotrophen Faktoren bei Keratinocyten Projektverantwortliche: Radtke C; Förderung: Department of Neurology, Yale Schaffung muskulärer Transplantate durch Re-Besiedling azellularisierter, vaskularisierter biologischer Matrices Projektverantwortlicher: Bund T Tissue engineering eines immunologisch tolerierbaren Hautäquivalentes auf Keratinozytenbasis Versuche in vitro und am Mausmodell zur Transplantation von mit rekombinanten Keratinocyten besiedelten Matrices. Projektverantwortliche: Reimers K, Allmeling C, Choi CYU, Vogt PM; Förderung: DFG Genetische Modifikation kultivierter Keratinozyten zur Beeinflussung des Apoptoseverhalten durch Überexpression protektiver Faktoren Evaluation des veränderten Apoptoseverhaltens der genomisch veränderten Keratinozyten in vitro durch Co-Kultivierung mit CD8+ T-Zellen Projektverantwortliche: Choi CYU; Förderung: Dr. Jürgen Manchot Stiftung Entwicklung eines dermo-epidermalen Hautäquivalentes durch Zell-Besiedlung einer Kollagen-GAG-Matrix mit genmodifizierten Keratinozyten Projektverantwortliche: Choi CYU; Förderung: HiLF 303

5 Allogene und xenogene Transplantation mesenchymaler Stammzellen Untersuchungen von Genexpression bzw. Proteomveränderungen in der Zelle bei Abstoßung / Akzeptanz in der Allo- und Xenotransplantation von Stammzellen. Evaluation in vitro und im murinen Tiermodell Projektverantwortliche: Choi CYU Verminderung des Ischämie-Reperfusionsschadens freier fasziokutaner Lappen durch kontinuierliche Perfusion mit serumfreien Medien. Projektverantwortliche: Bund T, Allmeling C, Vogt P Untersuchung der Überlebensrate subkutan transplantierter Adipozytenpopulationen mit und ohne Zugabe von Hyaluronsäure Projektverantwortlicher: Bund T Analyse von Wachstumsfaktoren in der interstitiellen Flüssigkeit frei transplantierter Lappenplastiken mit Hilfe der Microdialyse Projektverantwortlicher: Bund T Entwicklung einer bioaktiven Silikonoberfläche zur Reduzierung der Kapselfibrose bei Silikonimplantaten Projektverantwortlicher: Steiert A Uptake of naked pdna by murine tumor cells Projektverantwortliche: Reimers K Transfektion von FLIP in aktivierte T-Zellen zur antiapoptotischen Protektion vor dem Tumor-Counterattack als gezielte Tumortherapie beim Colon-Carcinom und Liposarkom Projektverantwortlicher: Steiert A Antisense-Blockade Apoptose-inhibitorischer Proteine in der Tumortherapie Projektverantwortliche: Choi CYU, Reimers K, Vogt P Zytokinspektrum und genetische Risikofaktoren bei Morbus Dupuytren Projektverantwortlicher: Boorboor P Untersuchungen zur Übertragbarkeit von Wachstumsstimulanzien aus Amphibienreg enerationsblastem auf humane Keratinocyten Projektverantwortliche: Reimers K; Förderung: Preussag Stiftung 304

6 Einfluss der Vacuum Assisted Closure Therapie auf das Zytokin-Profil in humaner Wundfluessigkeit Projektverantwortliche: Kall S, Vogt P; Förderung: KCI Nachweis humaner mesenchymaler Stammzellen im Granulationsgewebe verschiedner Wunden Projektverantwortliche: Kall S; Förderung: KCI Untersuchung der zelleigenen Apoptoseregulierung in mesenchymalen Stammzellen Projektverantwortliche: Choi CYU Untersuchung zum Differenzierungspotential mesenchymaler Stammzellen aus dem Fettgewebe Projektverantwortliche: Reimers K, Kall S Folgen des Verbrennungstraumas auf Gewebs- und Organhomeostase im Nagetiermodell Anti-apoptotische Therapie Projektverantwortliche: Spies M, Vogt P, Allgöwer M; Förderung: Wyss Foundation, Basel. Klinische Forschung Nachuntersuchung von Abdominoplastiken hinsichtlich Patientenzufriedenheit: Verglichen wurden Fadenmaterial: resorbierbar / nicht resorbierbar, der Ausbildungsstand der Operateure, der Einfluss des BMI der Patienten und die optimale Positionierung des neuinserierten Bauchnabels im Vergleich zum Normalkollektiv. Projektverantwortliche: Eichhorn-Sens J Funktionelle Nachuntersuchung bei Patienten mit Patellarsehnendefekt und Rekonstruktion durch M. Gastrocnemius Faszie mit dem Biodex Dynamometer. Projektverantwortlicher: Busch K Evaluation der freien mikrochirurgischen Gewebetransfers und Auswertung unter dem speziellen Aspekt von Perfusionsstörungen auf dem Boden eines alterierten Gerinnungssystems Projektverantwortlicher: Busch K Efficiacy / tolerability of liposomal PVP-Iodine Hydrogel (HOM) in local treatment of burn wounds II (superficial and deep partial thikness) Projektverantwortlicher: Kolokythas P; Förderung: Mundipharma Research GmbH 305

7 Er-YAG-Laserablation zur Wundreinigung und Konditionierung von Problemwunden. Auswirkungen auf Keimzahl, Wachstumsfaktoren und Matrix-Metalloproteinasen. Projektverantwortlicher: Steiert A Funktionelle Ergebnisse nach Achillessehnenrekonstruktion bei Problemwunden am distalen Unterschenkel Projektverantwortlicher: Boorboor P Originalpublikationen Akiyama Y, Lankford K., Radtke C, Greer CA and Kocsis JD: Remyelination of spinal cord axons by olfactory ensheathing cells and Schwann cells derived from a transgenic rat expressing alkaline phosphatase marker gene. Neuron Glia Biology 2004;1(1): Barrow RE, Spies M, Barrow LN, Herndon DN: Influence of demographics and inhalation injury on burn mortality in children. Burns 2004;30: Das Gupta K, Busch K, Kall S, Vogt PM: Plastic reconstructive therapy for postoncologic defect wounds in the pelvis. Chirurg 2004;75: Dasu MR, Herndon DN, Spies M, Perez- Polo JR: Genomic analysis of insulin-like growth factor-i gene transfer in thermally injured rats. Wound Repair Regen 2004;12: Dasu MR, Cobb JP, Laramie JM, Chung TP, Spies M, Barrow RE: Gene expression profiles of livers from thermally injured rats. Gene 2004;327: Jokuszies A, Jansen V, Lahoda LU, Steinau HU, Vogt PM: Plasmakonzentrationen von Endothelin-1 nach myokutaner Latissimus dorsi-transplantation Bedeutung für den Reperfusionsschaden. Handchir Mikrochir Plast Chir 2004; 36:000A Kall S, Noth U, Reimers K, Choi CY, Muehlberger T, Allmeling C, Jahn S, Heymer A, Vogt PM: In vitro fabrication of tendon substitutes using human mesenchymal stem cells and a collagen type I gel. Handchir Mikrochir Plast Chir 2004;36: Kall S, Kilpadi D, Reimers K, Choi CY, Jahn S, Vogt PM: Influence of foam- and tubing material of the vacuum assisted closure device (v.a.c.) on the concentration of transforming growth factor Beta 1 in wound fluid. Zentralbl Chir 2004;129 Suppl 1:S113- S115. Kauffman CA, Lahoda LU, Cederna PS, Kuzon WM: Use of soleus muscle flaps for coverage of distal third tibial defects. J Reconstr Microsurg 2004;20: Kocsis JD, Akiyama Y, Radtke C: Neural precursors as a cell source to repair the demyelinated spinal cord. J Neurotrauma 2004;21: Lehnhardt M, Steinstraesser L, Druecke D, Muehlberger T, Steinau HU, Homann HH: 306

8 Fournier s gangrene after Milligan-Morgan hemorrhoidectomy requiring subsequent abdominoperineal resection of the rectum: report of a case. Dis Colon Rectum 2004;47: Radtke C, Akiyama Y, Brokaw JL, Lankford KL, Wewetzer K, Fodor WL and Kocsis JD: Remyelination of the non-human primate spinal cord by transplantation of H-transferase transgenic adult pig olfactory ensheathing cells. FASEB J. 2004;18(2): Reimers K, Buchholz K, Werchau H: Respiratory syncytial virus M2-1 protein induces the activation of nuclear factor kappa B. Virology Epub Nov Steiert AE, Partenheimer A, Schreiber T, Muehlberger T, Krettek C, Lahoda LU, Vogt PM: The v.a.c. system (vacuum assisted closure) as bridging between primary osteosynthesis in conjunction with functional reconstructed of soft tissue - open fractures type 2 and type 3. Zentralbl Chir 2004;129 Suppl 1:S Vogt PM, Kall S, Lahoda LU, Spies M, Muehlberger T: The free mutton chop flap: a fascio-musculocutaneous flap for the reconstruction of the entire sacral and perineal area. Plast Reconstr Surg 2004;114: Vogt PM, Kall S, Boorboor P, Lahoda LU: Several aspects of foam materials and their possible interactions with the wound surface in the vacuum therapy. Zentralbl Chir 2004;129 Suppl 1:S92-S94. Übersichtsarbeiten Das Gupta K, Lahoda LU, Boorboor P, Vogt PM: Outpatient hand surgery--possibilities and limitations. Chirurg 2004;75: Jokuszies A, Peter FW, Vogt PM : Der Reperfusionsschaden nach freien Lappentransplantaten-Bedeutung für die Mikrozirkulation im Bereich der unteren Extremität. Journal der Deutschen Gesellschaft für Plastische und Wiederherstellungschirurgie 2004;30: Kall S, Noeth U, Reimers K, Choi CYU, Vogt PM: Strategien und Perspektiven des Tissue engineering zur Regeneration von Sehnengewebe. Journal der Deutschen Gesellschaft für Plastische und Wiederherstellungschirurgie 2004;29: Reimers K, Derici M, Vogt PM: Molekulare Aspekte der Gliedmaßenregeneration. Journal der Deutschen Gesellschaft für Plastische und Wiederherstellungschirurgie 2004;29: Bücher, Buchbeiträge, Lehrbücher Muehlberger T, Fischer P, Lahoda LU, Steiert A, Kall S, Choi CYU, Vogt PM: Pastische Chirurgie. In: Grundmann RT, Holzgreve A, eds.: Jahrbücher zur Medizin. Chirurgie. Biermann Verlag 2004; Plastische Chirurgie, Kapitel 13 S.281 Vogt PM, Lahoda LU, Kall S, Das Gupta K: Plastische Rekonstruktion ausgedehnter Weichteildefekte. In: Septische Knochen und Gelenksinfektionen. Eulert et al, eds.: Springer 2004 S.76 Spies M, Herndon DN. The metabolic response to trauma Chapter 32. In: Basic Science for Surgeons. A review. Ed. Louis C. Argenta. Philadelphia. Saunders 2004,

9 Abstracts 2004 wurden 53 Abstracts publiziert. Herr Dr. med. Mathias Aust: Posterpreis Deutsche Gesellschaft für Plastische und Wiederherstellungschirurgie Berlin Promotionen Aust M: Der Effekt von Insulin auf die systemisch inflammatorische Reaktion nach einem thermalen Trauma Diplomarbeiten Bucan V: IRES Motive in der zellulären Gentherapie - Entwicklung bicistronischer Expressionsvektoren für rekombinante Keratinocyten Derici M: Molecular interactions in the process of dedifferentiation of terminally differentiated cells in amphibian regeneration Facharbeiten Harcej A: Expression von Green Fluorescent Protein in verschiedenen Primärzelllinien Wissenschaftspreise Frau Dr. med. Susanne Kall: Wissenschaftspreis der Vereinigung der Deutschen Plastischen Chirurgen. Herr Dr. med. Lars-Uwe Lahoda: Wissenschaftspreis der Deutschen Gesellschaft für Verbrennungsmedizin für Frau Dr. med. Susanne Kall: 2. Posterpreis der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie Frau Dr. med. Christine Radtke: Vortragspreis der Deutschsprachigen Arbeitsgemeinschaft für Mikrochirurgie und Periphere Nervenchirurgie Basel