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Implantat lässt Patienten verlorene Beinmuskeln nachwachsen
Fünf Menschen, die schwere Beinverletzungen erlitten hatten, konnten dank einer neuen regenerativen Medizinbehandlung Muskelgewebe in ihren Beinen nachwachsen lassen.
Die neue Behandlung erfordert eine intensive Operation, um Narbengewebe zu entfernen, wonach ein biologisches Gerüst eingenäht wird. Innerhalb von zwei Tagen begannen die Patienten mit einer intensiven physikalischen Therapie, die die Entwicklung von Stammzellen im Körper unterstützt, die vom Implantat angezogen werden. Sobald die Stammzellen das Implantat erreichen, beginnen sie mit der Bildung von neuem Muskelgewebe.
Die aggressive Physiotherapie ist anspruchsvoll, aber kritisch, sagte Studienleiterin Stephen Badylak , ein Forscher für regenerative Medizin an der University of Pittsburgh, bei einer Telefonkonferenz am Dienstag. Das liegt daran, dass mechanische Kräfte einer der wichtigsten Hinweise sind, die den rekrutierten Stammzellen sagen, dass sie sich zu richtig ausgerichtetem Muskelgewebe entwickeln, sagte er.
Drei der fünf Patienten, die an der vom US-Verteidigungsministerium finanzierten Studie beteiligt waren, wurden während des Militärdienstes verletzt; zwei dieser Verletzungen waren das Ergebnis von IED-Explosionen. Die anderen beiden Teilnehmer wurden bei Skiunfällen verletzt. Jede Verletzung hatte zwischen 60 und 90 Prozent der Oberschenkelmuskulatur oder der Unterschenkelmuskulatur beansprucht, und die Teilnehmer hatten sich bereits mehreren Operationen und Physiotherapie unterzogen, um zu versuchen, ihre beschädigten Gliedmaßen zu reparieren. Ehrlich gesagt haben die meisten dieser Patienten die Hölle durchgemacht, sagte Badylak.
Obwohl der Körper die natürliche Fähigkeit hat, nach einer Verletzung einen Teil der Muskeln zu regenerieren, können durch extreme Traumata Lücken entstehen, die für normale Prozesse zu groß sind, sodass die Lücken stattdessen mit Narbengewebe gefüllt werden. Solche Verletzungen, die durch Motorradunfälle, Bombenexplosionen und mehr verursacht werden können, führen zu einem schwächenden Zustand mit eingeschränkten Behandlungsmöglichkeiten, sagt Andrés Garcia, ein Bioingenieur am Georgia Institute of Technology, der nicht an der Studie beteiligt war.
Die neue Behandlung, beschrieben in Wissenschaft Translationale Medizin am Mittwoch ist einfach, aber mit erheblichem Translationspotenzial, sagt García. Nach der experimentellen Behandlung steigerten drei der fünf Patienten ihre Beinkraft um 20 Prozent oder mehr und waren bei körperlichen Tests wie dem Aufstehen und Hüpfen um 25 Prozent besser. Biopsien, die sechs bis acht Monate nach dem Eingriff entnommen wurden, zeigten, dass bei allen fünf Patienten, die alle über eine verbesserte Lebensqualität berichteten, zumindest ein Teil des Muskelgewebes wuchs.
Das Gerüstimplantat ist a handelsübliches Produkt produziert durch die Entnahme der Zellen aus der Blase eines Schweins. Zurück bleibt eine dreidimensionale Struktur aus Kollagen, Zucker und Proteinen, die bei der Implantation nicht vom Immunsystem angegriffen werden. Das Material wird häufig als passive strukturelle Unterstützung für Bauchwandhernien, Brustrekonstruktionen und Brustwanddefekte verwendet.
Aber die Verbindungen im Gerüst können auch Stammzellen beeinflussen, sagte Badylak. Wenn das Gerüst über mehrere Monate abgebaut wird, setzt es biochemische Signale frei, die die Stammzellen des Körpers an das Implantat locken. Diese Stammzellen können dann helfen, das verbleibende Gerüst umzubauen und Muskelfasern nachwachsen zu lassen.
Die Forscher haben mit der Behandlung von Patienten mit Oberkörperverletzungen begonnen und sehen ähnliche Ergebnisse.