Quantitative Analyse der mechanischen Eigenschaften pulmonaler Zellkulturen am Modell einer künstlichen zweischichtigen Atemwegswand

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Die künstliche Beatmung im Rahmen der Intensivtherapie entspricht einer Mechanostimulation und damit der mechanischen Belastung des pulmonalen Gewebes. Das in Folge der mechanischen Beatmung sehr häufig beobachtete Biotrauma wird heute als zelluläre Antwort der Lunge auf nicht angepasste mechanische Beatmungsenergie verstanden. Um Messungen mechanischer Eigenschaften von biologischen Geweben zu ermöglichen, haben wir im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Lungenprotektive Beatmungsstrategien“ einen Bioreaktor entwickelt, der mittels druckkontrollierter Auslenkung einer Membran das der Membran aufgelagerte Gewebe biaxial dehnt (Abbildung 1, Seite 6). In einer Vorstudie konnten wir nachweisen, dass die mechanischen Eigenschaften (Elastizitäts-Modul) eines untersuchten Gewebes aus der Messung der Druck-Volumen-Beziehung innerhalb des Bioreaktors bestimmt werden können (Siehe “Eigene Vorarbeiten“). Die Arbeitshypothese des hier beantragten Forschungsprojekts besagt, dass das Lungenparenchym abhängig von Amplitude und zeitlichem Muster der mechanischen Belastung geschädigt wird. Als Modell soll nach Choe eine künstliche zweischichtige Atemwegswand aus humanen fötalen Lungenfibroblasten und humanen bronchialen Epithelzellen aufgebaut und im Bioreaktor mechanostimuliert werden. In dem hier beantragten Forschungsprojekt soll gezeigt werden, wie sich als Folge der mechanischen Belastung die zelluläre Antwort und die zellmechanischen Eigenschaften verändern.