Aus der Klinik für Allgemein-, Visceral- und Transplantationschirurgie
der Medizinischen Fakultät Charité - Universitätsmedizin Berlin

Dissertation

Betrachtung der metabolischen Funktion von Hepatozyten in einem dynamischen Kultursystem

Zur Erlangung des akademischen Grades
doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité – Universitätsmedizin Berlin

von
Andreas Grünwald
aus Stuttgart

Dekan: Prof. Dr. med. Martin Paul

Gutachter:
1. Prof. Dr. med. P. Neuhaus
2. Prof. Dr. med. Dr. h.c. R. Hetzer
3. PD Dr. med. H. H. Schauwecker

Datum der Promotion: 17. Januar 2005

Abstract Deutsch

Die Arbeit befasst sich mit Methoden der Erfassung metabolischer Funktion einer dynamischen Zellkultur in Bioreaktoren zur klinischen Verwendung als Leberunterstützungssystem. Der Fokus liegt auf der Etablierung von Tests zur Qualitätssicherung als effiziente In- Prozess Kontrollen während der Bereitstellungsphase der Zellkulturen. Weitere Ziele sind ein Beitrag zu Wirksamkeitsnachweis und zur Charakterisierung des Systems im Rahmen von Zulassungen als "Biologic".

Bei der experimentellen Untersuchung unter Verwendung von Leberzellkulturen aus porcinen Organen wurden der Lidocain- MEGX Test, die Elimination von Galaktose und Sorbitol sowie die Elimination von Ammoniak und die Synthese von Harnstoff, Lactat und Albumin berücksichtigt. Dies erfolgte mittels Bolus- und Fliessgleichgewichtsuntersuchungen sowie Konzentrationsbestimmungen.

Die Ergebnisse zeigten für alle Parameter einen hochsignifikanten Unterschied zu Zellfreien Bioreaktoren, sowie einen typischen Verlauf, der in eine initiale Adhäsionsphase, eine stabile Kulturphase und eine darauf folgende erweiterte Phase mit langsamer Abschwächung der Zellleistungen gegliedert werden kann.

Die Parameter erwiesen sich prinzipiell alle geeignet für den Einsatz in der Qualitätssicherung der dynamischen Zellkultur. Ein kombiniertes Untersuchungsschema bestehend aus Parametern die die Integrität der Zellmembranen reflektieren, wie die Freisetzung von Enzymen, sowie metabolischen Parametern wie Lidocain, Galaktose, Sorbitol als auch Syntheseparameter, für Proteine Albumin, als Hepatozyten typische Leistungen die Synthese von Harnstoff und der Abbau von Lactat ist in der Lage einen ausreichend umfassenden Einblick in den Status der dynamischen Zellkultur zu liefern.

Eigene Schlagwörter: Leberunterstüzung, Zellkultur, Metabolismus, Bioreaktor, Lidocain, Megx, Sorbitol, Galaktose

Abstract English

Objectives of this work were to find easy to handle every day quality assessment procedure for bioreactors that are intended for clinical trials, further more usefulness of these parameters in characterization and standardization of the Liver Support System.

Parameters for evaluation had been: Lidocaine, Megx, Sorbitol, Galactose, Urea, Albumin and Lactate. Bolus and Continuous metabolic liver functions tests had been done, for synthesis and detoxification parameters liberation was measured by concentration.

Highly significant difference between bioreactor with primary porcine liver cells and cell-free devices was shown by t-tests. Differences to other groups like infected bioreactors had been demonstrated with ANOVA. Results show typical course over the culture period that can be categorized into a initial phase of cell reorganization, a stable culture phase and an extended phase with slow decay. All parameter proved to be suitable for daily routine quality assessment in dynamic cell culture systems. The combination of parameters reflecting different specific cellular function is able to give more comprehensive insights in the status of the cell culture.

Keywords: Liver Support, Cell-Culture, Metabolism, Bioreactor, Lidocaine, Megx, Sorbitol, Galactose

Inhaltsverzeichnis

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08.03.2005