Einleitung

1.1 Postoperativer Hypoparathyreoidismus

↓1

Der permanente, postoperative Hypoparathyreoidismus stellt eine schwerwiegende Komplikation nach Schilddrüsenoperationen dar. Neben einer möglichen Schädigung des Nervus recurrens gehört die Schädigung der an der Dorsalseite der Schilddrüse gelegenen Epithelkörperchen zu den ernstzunehmenden Komplikationen bei thyreoidalen Eingriffen. Gekennzeichnet ist der Hypoparathyreoidismus durch einen Mangel an Parathyrin. Mögliche Folgen sind die transiente oder permanente Hypokalzämie. Die Häufigkeit hängt hierbei von der Genese der Schilddrüsenerkrankung, der Erfahrung des jeweiligen Operateurs und der gewählten Operationsmethode ab. Die Inzidenz des permanenten Hypoparathyreoidismus wird alleine in Deutschland auf ca. 1500 Patienten pro Jahr geschätzt.

In der internationalen Literatur sind die Fallzahlen sehr unterschiedlich und reichen von 0,5 bis 9 %1 , 2.

Das Risiko einer Hypokalzämie ist bei ausgedehnten Resektionsverfahren höher. Die Lymphadenektomie bei Schilddrüsenkarzinomen erhöht das Risiko zusätzlich1 , 3.

↓2

Steinmüller et al.4 verzeichneten bei einem Gesamtkollektiv von 2235 Patienten mit benigner Struma multinodosa in 16,1% eine transiente und in 1,4% der Fälle eine permanente Hypokalzämie. Die vermeintlich risikoträchtigere Hemithyreoidektomie mit kontralateraler subtotaler Resektion wies gegenüber der subtotalen Resektion beidseits lediglich bei der Inzidenz der transienten Hypokalzämie ein signifikant erhöhtes Risiko auf. Rezidivoperationen hatten im Vergleich zum Gesamtkollektiv kein erhöhtes Risiko, während Patienten mit einer Struma WHO III oder retrosternalen Anteilen teilweise hochsignifikant höhere Raten an transienter Hypokalzämie aufwiesen.

1.2 
Physiologische Grundlagen

1.2.1 Kalzium

Kalzium erfüllt im menschlichen Organismus vielfältige biochemische Funktionen (Abb.1). Gemeinsam mit Phosphat bildet Kalzium den anorganischen Anteil des Knochens und trägt somit wesentlich zu seiner mechanischen Stabilität bei. Der überwiegende Anteil des Körperkalziums (ca. 99 %) ist hier fest gebunden. Die Knochensubstanz dient weiterhin als Speicherorgan für Kalziumionen, aus dem dieses Kation bei längerdauerndem Kalziummangel mobilisiert werden kann. Schätzungsweise ein Prozent des Kalziumpools kann zu diesem Zwecke verfügbar gemacht werden5 , 6.

Auch bei der Blutgerinnung spielt Kalzium eine entscheidende Rolle. Hier ist es als freies Ion durch Bildung von Komplexen mit Phospholipiden und Gerinnungsfaktoren an der Aktivierung des extrinsischen und intrinsischen Systems beteiligt6 , 7.

↓3

Kalzium dient als Signalvermittler bei der Zellaktivierung, indem es Informationen von der Membran der aktivierten Zelle auf Rezeptormoleküle innerhalb der Zelle überträgt. Meist geht die Zellaktivierung mit einer Erhöhung der intrazellulären Kalziumkonzentration von 10-7 mol/l auf Werte von etwa 10-5 mol/l einher. Diese Konzentrationserhöhung erfolgt sowohl durch Öffnen spezifischer Membrankanäle als auch durch Freisetzung aus intrazellulären Speichern. Die so erhöhte Kalziumkonzentration ermöglicht wichtige Reaktionen in der Zelle, wie die Kontraktion der Myofibrillen, die der Muskelkontraktion zugrundeliegt, oder die Freisetzung von Transmittervesikeln aus Nervenendigungen6.

Eine Verringerung der Kalziumkonzentration im Extrazellulärraum führt zur Erniedrigung der Erregbarkeitsschwelle von Muskel- und Nervenzellmembranen. Umgekehrt verursacht eine Erhöhung der Kalziumkonzentration eine Abnahme der Natriumpermeabilität und damit der Erregbarkeit der Membran.

Die komplexe Regulation der Kalziumhomöostase wird im wesentlichen durch drei Hormone vermittelt, auf die im weiteren näher eingegangen werden soll: Parathormon (PTH), Calcitriol (1,25-Dihydroxycholecalciferol) und Calcitonin. Zielgewebe dieser Hormone sind Darmmukosa, Nierentubuli und der Knochen6.

↓4

Abbildung 1:Kalziumstoffwechsel

(aus: Schmidt, Thews: Physiologie des Menschen, 27. Auflage; Springer Verlag, Berlin)

1.2.2 Parathyrin

Parathyrin (PTH, MW= 9500) ist ein aus 84 Aminosäuren bestehendes Peptidhormon, das in den Hauptzellen der vier Epithelkörperchen aus einer größeren Vorstufe des Präproparathyrin synthetisiert wird. Aktiver Metabolit ist das Molekül mit der Aminosäuresequenz 1-84. Dieses ist zur immunologischen Parathormonmessung besonders geeignet und erlaubt so die genauesten Aussagen über den Funktionszustand der Nebenschilddrüsen und ihrer Erkrankungen.

↓5

Zusammen mit Calcitonin und 1,25-Dihydroxycholecalciferol spielt Parathyrin eine entscheidende Rolle in der komplexen Regulation der Kalziumhomöostase.

Neben dem Intaktmolekül finden sich im Blut weitere PTH-Fragmente: Ein aminoterminales Fragment ist ebenfalls aktiv und besteht aus 34 Aminosäuren. Vermutlich biologisch inaktiv ist das aus den Aminosäuren 35-84 bestehende C-Fragment. Es hat eine längere Halbwertszeit als die anderen beiden Moleküle und wurde eine Zeit lang zur PTH-Messung herangezogen6 , 7.

Intaktes Parathormon, PTH 1-84, hat eine Halbwertszeit von wenigen Minuten und wird anschließend in den Epithelkörperchen selbst sowie in Leber und Niere proteolytisch abgebaut. Das entstehende N-terminale Fragment mit den Aminosäuren 1-33 besitzt noch die volle biologische Aktivität und wird offensichtlich schneller zu kleineren Bruchstücken abgebaut als das C-terminale, biologisch inaktive Fragment mit den Aminosäuren 34-84. Resultierend befindet sich im Blut ein Gemisch aus intaktem PTH 1-84 sowie dessen zahlreichen, biologisch unterschiedlich aktiven Bruchstücken.

↓6

Eine exakte Erfassung der biologischen Aktivität der Nebenschilddrüse erfordert das selektive Messen des intakten Parathormons6.

Aufgrund einer früheren Gen-Duplikation besitzt PTH ein Geschwisterhormon, das parathyroid hormone related proteine PTHrP. Es verfügt über wechselnde Längen mit 141-147 Aminosäuren. Seine biologische Wirksamkeit, die vergleichbar dem PTH ist, erhält es durch die Sequenz 1-34. Medizinische Bedeutung hat es bei der Tumorhyperkalzämie durch solide Tumoren, die PTHrP neoplastisch bilden können.

Sowohl PTH- als auch PTHrP wirken auf die Zielzellen über einen 7-Transmembrandomänenrezeptor, der an heterotrimere G-Proteine gekoppelt ist und die Adenylatcyclase stimuliert.

↓7

Parathormon wird freigesetzt, wenn der Kalziumspiegel im Blut sinkt. Hierbei wird durch einen kalziumregistrierenden Rezeptor ein stimulierender Reiz auf den PTH-produzierenden Apparat vermittelt. Umgekehrt wird bei erhöhten Kalziumspiegeln die PTH-Sekretion gedrosselt. Ebenfalls inhibierende Wirkung auf die PTH-Sekretion besitzt Calcitriol. Im Gegensatz dazu können Katecholamine sowie Lithium die Parathyrinsekretion stimulieren5.

Wesentliche Erfolgsorgane des Parathyrin sind Nieren, Knochen sowie intestinale Mukosa.

An der Niere entfaltet es drei entscheidende Wirkungen: als Akuteffekt wird die Reabsorption von Kalzium gefördert und einem weiteren Abfall des Serumkalziums entgegengesteuert. Weiterhin verstärkt es die Phosphaturie durch Hemmung der Phosphat-Reabsorption. Ein weiterer sehr wichtiger Effekt an der Niere besteht darin, die Hydroxylierung von 25-Hydroxycholecalciferol zum biologisch aktiven 1,25-Dihydroxycholecalciferol zu stimulieren. Damit schafft es die Voraussetzungen zur Steigerung der intestinalen Kalziumresorption bei erniedrigten Plasmakalziumkonzentrationen5 , 6 , 7.

↓8

Am Knochen führt Parathormon nach einer Latenzphase von etwa 60 Minuten zu einer Kalziummobilisierung. Es stimuliert hier die Freisetzung von Kollagenasen durch Osteoblasten. Durch Interleukin 1 vermittelt fördert es die Differenzierung von Makrophagen zu mehrkernigen Osteoklasten, die maßgeblich am Abbau organischer und anorganischer Knochenmatrix beteiligt sind. Freiwerdende Kalziumionen werden von den Osteoklasten aufgenommen, in den Extrazellulärraum transportiert und gelangen schließlich in die Blutbahn.

An der Dünndarmmukosa stimuliert PTH die Resorption von Kalzium und Magnesium, wobei dieser Effekt im Vergleich zu den anderen Wirkungen des Parathyrins nur von untergeordneter Bedeutung ist6 , 7.

1.2.3 1,25-Dihydroxycholecalciferol (Calcitriol)

Vitamin D ist in der Blutbahn praktisch unwirksam, es wird in der Leber durch das Enzym 25-Hydroxylase zu 25-Hydroxycholecalciferol (Calcidiol) umgewandelt.

↓9

Calcidiol gelangt über den Blutkreislauf in die Niere, um dort erneut hydroxyliert zu werden. Die 1α-Hydroxylase katalysiert die Umwandlung zum 1,25-Dihydroxycholecalciferol, dem aktiven Stoffwechselmetaboliten.

Ein erhöhter Parathyrin- sowie ein erniedrigter Kalzium- oder Phosphatspiegel stimulieren die 1α-Hydroxylase. Umgekehrt wird das Enzym durch einen erhöhten PTH-Spiegel oder eine Hyperkalzämie inhibiert.

Rezeptoren für Calcitriol finden sich ubiquitär im Organismus, vor allem jedoch im Darm.

↓10

Calcitriol ist in seiner Wirkung eng mit dem Parathyrin verwoben. Im Darm verstärkt es die Kalziumaufnahme durch Induktion des kalziumbindenden Proteins. Gleichzeitig steigert es die Absorption von Phosphationen. Hierdurch werden dem Skelett die notwendigen Ionen für die Mineralisation zur Verfügung gestellt.

Calcitriol fördert direkt den Knochenanbau. Ein Vitamin-D-Exzess kann jedoch auch zu einem verstärkten Abbau von Knochengrundsubstanz führen5 , 6 , 7.

1.2.4 Calcitonin

Calcitonin wird im menschlichen Organismus hauptsächlich in thyreoidalen C-Zellen hergestellt. Weitere Syntheseorte sind Gehirn, Thymus, Lungen und Nebennierenmark, ohne dass die lokale Bedeutung bekannt wäre.

↓11

Bei einem Anstieg des Serumkalziumspiegels vermindert sich die Parathormonsekretion der Nebenschilddrüsen, gleichzeitig erhöht sich die Calcitoninfreisetzung aus den C-Zellen der Schilddrüse. Parathormonantagonistisch bewirkt es eine verminderte Osteolyse und einen vermehrten Kalziumeinbau in den Knochen.

Gastrointestinale Hormone wie Gastrin, Cholezystokinin-Pankreozymin und Glukagon können ebenso einen starken Reiz für die Freisetzung von Calcitonin darstellen, wodurch im Sinne einer Rückkopplung die Verdauung verzögert und die Kalziumfreisetzung aus dem Knochen gehemmt wird5.

1.3 Klinisches Bild des Hypoparathyreoidismus

Die klinische Symptomatik des Hypoparathyreoidismus ist abhängig von der Serumkonzentration ionisierten Kalziums. Aufgrund einer gestörten Funktion des sensorischen Teils der Nerven kann es an Gesicht und Extremitäten zu Parästhesien kommen. Positive Chvostek- und Trousseau-Zeichen können erhoben werden. Bei Konzentrationen unter 1,1 mmol/l manifestiert sich in der Regel das tetanische Syndrom. Durch eine Erniedrigung der neuromuskulären Erregbarkeit kommt es zu Krämpfen und Spasmen der Muskulatur: Pfötchenstellung der Hände, Karpopedalspasmen der Füße sowie der sog. Karpfenmund sind pathognomonisch. Spasmen der glatten Muskulatur können einhergehen mit Kontrakturen der Bronchialmuskulatur, Gallenkoliken, Durchfällen sowie Krämpfen in Magen und Darm.

↓12

Trotz der vorhandenen Hypokalzämie kann es aufgrund wechselnder Hyperphosphatämien in Abhängigkeit vom Phosphatreichtum der Nahrung zu sogenannten paradoxen Verkalkungen kommen. In typischer Weise manifestiert sich dies als tetanische Katarakt oder Stammganglienverkalkung.

Bei einigen Patienten mit lang anhaltender Hypokalzämie wurde eine Erhöhung des intrakraniellen Druckes, der oft mit einem Papillenödem assoziiert war, festgestellt. Mögliche Symptome des endokrinen Psychosyndroms sind erhöhte Reizbarkeit, depressive Verstimmung, Angstgefühle sowie Antriebslosigkeit5 , 8.

1.4 Medikamentöse Therapie des Hypoparathyreoidismus

Therapie der Wahl bei transienter und permanenter Hypokalzämie ist die medikamentöse Zufuhr von 1-α-hydroxilierten Derivaten des Vitamin D, Calcitriol (1,25-Dihydroxycholecalciferol) und Alfacalcidiol (1-Hydroxycholecalciferol). Beide Medikamente verfügen über einen raschen Wirkungseintritt sowie ein schnelles Abfluten nach Dosisreduktion. Die tägliche Dosis der Medikamente beträgt 1-2 µg8.

↓13

Um eine lebenslange medikamentöse Substitution von Kalzium und Vitamin-D-Derivaten bei parathyreopriver Hypokalzämie zu umgehen, wurde nach anderen Formen der Behandlung gesucht. Entgegen früheren Annahmen über die vermeintliche Wirksamkeit von oral zugeführten Parathormonpräparaten9 scheidet diese Form der Behandlung aufgrund der kurzen Halbwertszeit des Parathyrins von wenigen Minuten aus.

1.5 Transplantation von humanem Nebenschilddrüsengewebe

1.5.1 Autotransplantation

In der Therapie des sekundären Hyperparathyreoidismus konnten bisher vielfältige klinische Erfahrungen mit der Kryokonservierung und Autotransplantation von Nebenschilddrüsengewebe gemacht werden. Es wurden daher Anstrengungen unternommen, auch die allogene Transplantation in die Behandlung der permanenten, parathyreopriven Hypokalzämie einzuführen.

Erste Versuche zur Autotransplantation von Nebenschilddrüsengewebe wurden Anfang des 20. Jahrhunderts von Halsted10 durchgeführt, der die Vitalität von Autotransplantaten im Tierexperiment histologisch sichern konnte.

↓14

Erst in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts konnte sich die Transplantation von humanem Nebenschilddrüsengewebe klinisch etablieren. Maßgeblich vorangetrieben hatten diese Entwicklung Wells et al., die die ersten Autotransplantationen von parathyreoidalem Gewebe an größeren Patientenkollektiven durchgeführt hatten und dessen Funktion klinisch, histologisch und physiologisch belegen konnten.

Indikationsstellungen waren die operative Therapie des sekundären Hyperparathyreoidismus, Wiederholungseingriffe bei persistierendem Hyperparathyreoidismus sowie die totale Thyreoidektomie aufgrund eines Karzinoms.

Nach totaler Parathyreoidektomie wurden jeweils 20 Nebenschilddrüsenpartikel von ca. 1-2 mm Durchmesser hetereotop in Muskeltaschen der Unterarmmuskulatur eingepflanzt. Konnte nach erfolgter Parathyreoidektomie keine Aussage über potentiell verbliebene weitere Nebenschilddrüsen gemacht werden, wurde Nebenschilddrüsengewebe kryokonserviert. Nachdem eine Persistenz des Hyperparathyreoidismus ausgeschlossen war, wurde das Gewebe schließlich autotransplantiert11 , 12.

↓15

Der Unterarm wurde gewählt, um bei einem transplantatbedingten Hyperparathyreoidismusrezidiv eine schnelle und einfache Entfernung des Transplantates unter Lokalanästhesie gewährleisten zu können. Des weiteren dient die PTH-Bestimmung im venösen Abfluss als Maß für die Funktion des Transplantates13 , 14.

1.5.2 Allotransplantation

Aufgrund der Abstoßung des Spendergewebes durch das Immunsystem des Empfängers gestaltet sich die allogene im Vergleich zur autologen Transplantation sehr viel schwieriger.

Erste klinische Erfolge hierbei wurden ebenfalls von Wells et al. in den siebziger Jahren des 20. Jahrhunderts erzielt: Ein Patient mit renaler Osteodystrophie erhielt, nach totaler Parathyreoidektomie im Rahmen einer Nierentransplantation, zwei Nebenschilddrüsen seines Vaters. Diese wiesen bei dem immunsupprimierten Patienten eine längerfristig gute Funktion auf und wurden nach drei Jahren zusammen mit der Niere abgestoßen15.

↓16

Seither wurde eine Reihe erfolgreicher Allotransplantationen unter Immunsuppression durchgeführt16 , 17. Alfrey et al. berichteten über eine Patientin mit Normokalzämie noch dreizehn Jahre nach Transplantation von HLA-kompatiblem allogenem Nebenschilddrüsengewebe18.

Da eine längerfristige Immunsuppression für die alleinige Transplantation von Nebenschilddrüsengewebe in aller Regel nicht vertretbar erscheint, wurde nach alternativen Behandlungsmöglichkeiten gesucht19.

Yao et al. berichteten über die erfolgreiche parathyreoidale Allotransplantation in den zerebralen Seitenventrikel von Ratten ohne Immunsuppression und zeigten so den offensichtlich privilegierten Immunstatus dieser Lokalisation20.

↓17

Weiterhin wurden verschiedene Konzepte entwickelt, die Immunantwort des Transplantatempfängers zu modulieren:

Lafferty et al. konnten im Tiermodell eine verlängerte Transplantatüberlebenszeit erreichen, indem sie das zu transplantierende Gewebe vor Allotransplantation für bestimmte Zeit in vitro kultivierten21.

Es wurde postuliert, dass eine effektive Empfängerimmunantwort durch die Gegenwart von MHC I und MHC II – Antigenen des Spenders hervorgerufen wird. Da nur bestimmte Zellpopulationen wie Lymphozyten, Makrophagen sowie dentritische Zellen sowohl MHC I- als auch MHC II-Antigene exprimieren, wurde gefolgert, dass deren Abwesenheit die Immunogenität von transplantierten Geweben vermindert22.

↓18

Mit unterschiedlichen Methoden wurde versucht, diese auch als passenger cellsbekannten Zellen in dem jeweiligen Transplantat zu minimieren.

Eine verlängerte Überlebenszeit von Allotransplantaten nach Inkubation in Organkultur konnte von mehreren Arbeitsgruppen gezeigt werden23 , 24 , 25. Feind et al. allotransplantierten in vitro-kultiviertes, humanes Parathyreozytengewebe. Sie konnten bei einem Patienten eine Überlebenszeit des allogenen Spendergewebes von mehreren Monaten ohne Immunsuppression und ohne zusätzliche Gabe von Kalzium und Vitamin D erreichen26.

Mittels Durchflusszytometrie wurde nachgewiesen, dass die Kultivierung von parathyreoidalen Zellen zu einer verminderten Expression von MHC-Antigenen führt. Bezüglich der Allogenität scheint also die Transplantation von kultivierten Einzelzellen gegenüber der von Gewebepartikeln deutliche Vorteile zu besitzen27.

↓19

Sollinger et al. entwickelten ein in vivo-Modell, in dem humanes Parathyreozytengewebe vorübergehend Nacktmäusen unter die Nierenkapsel verpflanzt wurde. Im nichtimmunsupprimierten, HLA-A und -B inkompatiblen Empfängertier konnten sie so eine längere Transplantatüberlebenszeit erreichen22.

Obwohl die Organkultur die Überlebenszeit der Allotransplantate wesentlich verlängern konnte, vermochte sie jedoch nicht die endgültige Abstoßung zu verhindern. Bloom et al. entwickelten deshalb im Rattenmodell eine Kombination aus Organkultur, in vitro Inkubation mit Anti–Ia Serum und Komplementfaktoren sowie die präoperative Behandlung des Empfängers mit Cyclosporin A28. Nach einem Beobachtungszeitraum von einem Jahr konnten bei 67% der Empfängertiere noch funktionierende Allotransplantate nachgewiesen werden.

Ebenso konnte mit einer lokalen Verabreichung von Cyclosporin A bei Serumkonzentrationen weit unter dem therapeutischen Bereich eine deutliche Reduzierung von MHC I-und MHC II-Antigenen erreicht werden29.

↓20

Bjerneroth et al. wiesen Unterschiede bezüglich der Immunogenität von hyperplastischen und adenomatösen im Vergleich zu normalen Parathyreozyten nach: In Monolayerkulturen reagierten hyperplastische und adenomatöse, nicht jedoch normale Nebenschilddrüsenzellen in der Anwesenheit von Interferon oder γ mit der Expression von MHC I- und MHC II-Antigenen30 , 31 , 32.

Einer südafrikanischen Arbeitsgruppe war es gelungen, die Anzahl von MHC I- und MHC II tragenden Zellen in Monolayerkulturen durch den Einsatz von mit Antikörpern verbundenen, magnetischen Mikropartikeln zu reduzieren33 .

1.6 Mikroverkapselung

Trotz der verbesserten längerfristigen Transplantatüberlebenszeit konnte ein durch Abstoßung bedingter Funktionsverlust bei der Mehrzahl der oben genannten Anwendungen nicht verhindert werden.

↓21

Die Technologie der Mikroenkapsulierung von parathyreoidealen Zellen erscheint daher als sinnvolle Alternative, die es ermöglicht, die immunogene Abstoßungsreaktion zu verhindern.

Grundgedanke dieses Verfahrens ist es, durch die Verkapselung von Zellen eine dauerhafte, semipermeable Barriere zwischen Spenderorgan und Empfängerorganismus zu etablieren.

Die Semipermeabilität dieser hybriden Mikroorgane ermöglicht einen ungehinderten Austausch von Stoffwechselmetaboliten und Hormonen und stellt doch gleichzeitig einen sicheren und dauerhaften immunogenen Schutz dar.

1.6.1 Mikroverkapselung mit Alginat / Polylysin (ALG / PLL)

↓22

Erfolgversprechende in vitro und in vivo Versuche an Ratten wurden 1980 von Lim et al. mit der Mikroverkapselung von Langerhans-Inseln durchgeführt34. Dabei kamen Natriumalginat – Polylysin (ALG/PLL)- Mikrokapseln zur Anwendung.

Bei dieser Methode wurden die Langerhans-Inseln mit Natriumalginatlösung vermischt und in physiologischer Kochsalzlösung gelöst. Das Alginat-Zellgemisch wurde, nachdem es einen Tropfengenerator passiert hatte, in eine Kalziumchloridlösung getropft. Die hieraus resultierenden, gelifizierten ALG-Tropfen wurden dekantiert und mit einer Polylysin-Lösung behandelt.

Anschließend wurden die ALG/PLL-Mikrokapseln mit Kalziumchlorid gewaschen, in wässriger Polyethylenaminlösung resuspendiert, erneut mit Kalziumchlorid und physiologischer Kochsalzlösung gewaschen und schließlich in isotonischer Natriumcitratlösung suspendiert, um das Alginat im Inneren der Kapsel zu verflüssigen.

↓23

Dieses Prinzip wurde schließlich Anfang der neunziger Jahre von Hasse et al. für die Allotransplantation von humanem Nebenschilddrüsengewebe aufgegriffen. Der Arbeitsgruppe gelang 1994 mit der Enkapsulierung von parathyreoidalen Gewebepartikeln die erste erfolgreiche Allotransplantation im Langzeitversuch ohne Immunsuppression35.

Die Gewebepartikel der Nebenschilddrüsen wurden, nach Isolation und Organkultur, mit Bariumalginat verkapselt und hypokalzämischen Ratten verpflanzt. Die Tiere zeigten auch nach einem Beobachtungszeitraum von 90 Tagen noch normale Serumkalziumkonzentrationen.

Wenig später gelang der selben Arbeitsgruppe die erste experimentelle parathyreoidale Xenotransplantation36.

↓24

Bevor jedoch diese Form der Enkapsulierung zum klinischen Einsatz kommen konnte, wurden mitogene Eigenschaften des hierfür verwendeten Alginates nachgewiesen .

Zimmermann et al. gelang es schließlich durch ein aufwendiges elektrophoretisches Aufreinigungsverfahren, ein von mitogenen Kontaminationen freies Alginat herzustellen37.

Dieses amitogene Alginat wurde erfolgreich in vitro und in vivo getestet38 , 39 , 40. Bei dem Versuch des klinischen Einsatzes konnten erste Erfolge erzielt werden: Durch die Allotransplantation von enkapsuliertem Nebenschilddrüsengewebe bei zwei Patientinnen mit postoperativem Hypoparathyreoidismus konnte eine vorübergehende Besserung der klinischen Symptomatik bei halbierter Substitutionsdosis erreicht werden41.

1.6.2 Mikroverkapselung mit Natriumcellulosesulfat und Poly-DADMAC

↓25

Dautzenberg et al. entwickelten bereits Anfang der achtziger Jahre ein Verkapselungsverfahren auf der Basis gegensätzlich geladener Polyelektrolyte. Natriumcellulosesulfat als Polyanion wird dabei in ein aus dem Polykation Polydiallyldimethylammoniumchlorid bestehendes Fällbad getropft. Hierbei entstehen Mikrokapseln mit einer festen, semipermeablen Polysalzmembran als Kapselwand und einem flüssigen Kern49 , 50.

Die Verkapselung erfolgt hierbei in einem einfachen Ein-Schritt-Verfahren ohne eine weitere Nachbearbeitung der entstandenen Mikrokapseln.

NaCS und Poly-DADMAC wurden seither erfolgreich in zahlreichen Anwendungen zur Enkapsulierung von Zellen eingesetzt55 , 61.

↓26

Stange et al. experimentierten mit einem extrakorporalen Leberunterstützungssystem auf der Basis von mikroverkapselten Hepatozyten61.

NaCS/Poly-DADMAC wurden im Tiermodell zur Immobilisierung von Knorpelgewebe sowie von Cytochrom P450–exprimierenden Zellen eingesetzt102 , 42.

In vitro Experimente mit Mikrokapseln, die hybride, monoklonale Antikörper produzierende Zelllinien enthielten, wurden von Pelegrin und Mitarbeitern durchgeführt43.

↓27

In Toxizitätsstudien des Bavarian Nordic Institutes München konnten bisher keinerlei mutagene oder toxische Eigenschaften der verwendeten Substanzen Natriumcellulosesulfat und Poly-DADMAC nachgewiesen werden55.

1.7 
Zielsetzung der Arbeit

Ziel dieser Arbeit war es, in in vitro Versuchen die Eignung von Natriumcellulosesulfat und Poly-DADMAC für die Mikroenkapsulierung von kryokonservierten, humanen Nebenschilddrüsenzellen zu prüfen.

Hierbei wurde die Parathormonsekretion sowohl verkapselter, als auch nichtverkapselter Zellkulturen beobachtet und als Parameter für den Funktionszustand herangezogen.

↓28

Mittels eines Kalziumsuppressionstestes wurde die physiologische Steuerbarkeit der Parathyreozyten überprüft.

Durch die Analyse der physikalischen Eigenschaften der Kapseln konnte deren mechanische Stabilität und Langlebigkeit sowie die Eignung des verwendeten Materials zur Enkapsulierung von parathyreoidalen Zellen verifiziert werden.


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28.01.2005