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Fotos (3): Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie/APA-Fotoservice/Rastegar
Doz. Dr. Patrick Weniger, Chirurg am Unfallkrankenhaus Lorenz Böhler, Wien, demonstriert die Anwendung von Schraubenmodellen an Plastikknochen.

Prof. Dr. Heinz Redl (rechts), Leiter des LBI-Instituts für experimentelle und klinische Traumatologie, und Prof. Dr. Soheyl Bahrami, Co-Direktor.

 
Chirurgie 17. April 2012

Medizinischer Fortschritt durch Forschung

Das Ludwig Boltzmann Institut Trauma präsentierte seine bedeutendsten Arbeitsschwerpunkte.

Auf dem Gebiet der Traumaforschung leistet Österreich seit Jahren weltweite Pionierarbeit. Zu verdanken ist dies dem Ludwig Boltzmann Institut (LBI) für experimentelle und klinische Traumatologie, das von der Allgemeinen Unfallversicherungsanstalt (AUVA) und der Ludwig Boltzmann Gesellschaft (LBG) getragen wird.

 

Wenn es darum geht, schwerstverletzte Patienten gezielt zu behandeln, stehen der modernen Medizin heute umfassende Möglichkeiten zur Verfügung, um in vielen Fällen die volle Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Betroffenen wieder herzustellen. Basis dafür ist die Traumatologie, die durch die Gründung des Forschungsinstituts für Traumatologie Anfang der 1970er Jahre in Österreich ihren Ausgang nahm. 1980 folgte das LBI für experimentelle und klinische Traumatologie, das im Wiener Lorenz Böhler UKH angesiedelt ist und seit September 1998 von Prof. Dr. Heinz Redl geleitet wird. Beide – das Forschungsinstitut und das LBI – bilden das Forschungszentrum für Traumatologie der AUVA. Das LBI für Traumatologie fungiert zudem als Kern eines 2006 ins Leben gerufenen Forschungsclusters in Kooperation mit der MedUni Wien, der Bernhard Gottlieb Universitätszahnklinik und dem OÖ Roten Kreuz; ebenso ist das LBI Drehscheibe zahlreicher europäischer und internationaler Forschungskooperationen.

Die beiden großen Forschungsbereiche sind Geweberegeneration und Intensivmedizin. „Forschungsmaxime ist das Prinzip der Translationalität, der Verbindung von experimenteller Forschung und klinischer Anwendung durch enge Zusammenarbeit präklinischer und klinischer Experten-Teams interdisziplinärer Besetzung“, erklärte Redl im Rahmen eines Journalistenworkshops. Insgesamt sind 80 Mitarbeiter, Experten auf dem Gebiet der Chemie, Biochemie, Biologie, Physik über Human- und Tiermedizin bis hin zu Medizin- und Elektrotechnik, am LBI für Traumatologie beschäftigt. In Sachen Aus- und Weiterbildung bestehen Partnerschaften mit der MedUni Wien, der TU Wien und der FH Technikum Wien.

Die Forschungsgebiete des LBI für Traumatologie

Der Bereich Knochenregeneration widmet sich der Verbesserung und Entwicklung neuer Behandlungsverfahren (Ersatzmaterialien und Implantate) sowie der Untersuchung aktueller Therapiekonzepte (Zelltherapie, Gentherapie) im Hinblick auf deren Effizienz und ethische Vertretbarkeit in der Praxis. Derzeit forscht die Abteilung an der Meniskusheilung mit Stammzellen und an Verschraubungs- und Verplattungssystemen bei komplexen Knochenbrüchen und Zetrümmerungen.

Im Bereich Hämostase geht es darum, die mit einem Trauma verbundenen Blutungen zu stillen. Diese können mit mehreren lokal oder systemisch wirkenden Methoden behandelt werden. Das sind einerseits Methoden, die auf Vliesen basieren (z. B. aus Kollagen oder oxidierter Zellulose) oder aus injizierbaren Partikeln (beispielsweise Gelatine) und einer Trägerflüssigkeit (etwa Thrombinlösung) bestehen. Historisch am längsten wird Fibrin verwendet, das aus faserartigen Molekülen aufgebaut und gitterartig vernetzt ist.

Verbesserung der Wundheilung

Bei der Weichteil-Geweberegeneration steht die Verbesserung der Wundheilung im Mittelpunkt. Dies kann durch den Einsatz von speziellen Wundverbänden und/oder (Stamm-) Zellen und durch Implantation von Scaffolds (Stützstrukturen) bzw. durch physikalische Methoden wie Extrakorporale Stoßwellentherapie oder Lichttherapie erreicht werden. Bereits seit den 1980er-Jahren wird die Stoßwelle bei der Nierensteinzertrümmerung eingesetzt. Durch Zufall wurde auch ein biologischer Effekt am Knochen entdeckt (Knochenneubildung). Dies führte dazu, dass die Stoßwelle auch bei Pseudoarthrose klinisch angewendet wurde. Am LBI Trauma konnte gezeigt werden, dass es als Antwort auf die lokale Stoßwellentherapie zu einer Rekrutierung von Stammzellen am Ort der Läsion kommt. Auf dem Sektor der Lichttherapie konnte das LBI zeigen, dass auch kurzwelliges Licht (470 nm) einen signifikanten Einfluss auf biologische Systeme hat. So ist es in der Lage, Stickstoffmonoxid freizusetzen, einen Botenstoff, der unter anderem eine Erweiterung von Blutgefäßen bewirkt.

Tissue Engineering und Bänderregeneration

Ein weiteres Ziel des Forschungsfelds Geweberegeneration ist die Beschleunigung der Wundheilung durch den Einsatz von Wachstumsfaktoren oder speziellen Wundverbänden. Zusätzlich geht es um die Verwendung von Stammzellen aus Knochenmark, Fettgewebe, Plazenta oder Nabelschnur. Diese können mit Hilfe von Wachstumsfaktoren, mit mechanischer Stimulierung oder einer Kombination von beiden Methoden (in-vitro oder in-vivo) in die gewünschte Zellart differenziert werden. Zellen werden in Scaffolds oder Hydrogele eingebracht, die durch ihre Form und Beschaffenheit die Zelldifferenzierung ebenfalls beeinflussen können.

Im Bereich Knorpel und Bänder/Sehnen steht die verbesserte Regeneration nach einem Trauma im Fokus. Dies soll durch eine neue Kombination von Zellen, Biomaterialien, Wachstumsfaktoren und mechanischer Stimulierung erreicht werden. Ziel ist der Test neuer Methoden sowie die anschließende Überführung in die klinische Anwendung, wobei vor allem bildgebende Verfahren zur Qualitätskontrolle eingesetzt werden. So wird am Institut versucht, durch die Verwendung von Seide-Gerüststrukturen einen neuartigen Ansatz zur Regeneration des vorderen Kreuzbands zu ermöglichen.

Nervenregeneration

Der Forschungsbereich Nervenregeneration ist in die Teilbereiche Zentralnervensystem (ZNS) und Peripheres Nervensystem aufgeteilt. Das ZNS-Team befasst sich mit Rückenmarkverletzungen. Das Hauptaugenmerk liegt auf speziellen bildgebenden Verfahren, molekularen Mechanismen (Proteomics) und therapeutischen Aspekten.

Im Bereich des peripheren Nervensystems geht es um die Verbesserung der funktionellen Endergebnisse durch Nutzung und Verstärkung der Plastizität des Gehirns. So beschäftigt sich das LBI mit der Entwicklung eines Sensibilitäts-Trainingsapparates, der das Gehirn nach Verlust des Tastsinns in den Fingern unterstützen kann.

Ein weiteres Forschungsfeld ist die „End-zu-Seit“-Technik. Das ist eine mikrochirurgische Technik, mit der ein durchtrennter Nervenstumpf mit einem anderen bereits bestehenden Nerv verbunden werden kann. So kann das Problem der früher notwendigen und langwierigen Nervenaussprossung umgangen werden.

Der Schwerpunkt im Bereich Intensivmedizin liegt auf Schock und Sepsis. Das Sepsis-Syndrom ist ein komplexes Krankheitsbild, das schwer zu behandeln ist. Laufende Projekte am LBI Trauma dienen zur Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen, der Charakterisierung von Biomarkern zur Risiko-Stratifizierung und Verminderung von septischen Komplikationen bei Patienten unterschiedlichen Alters und Geschlechts.

Im Fokus weiterer Forschungsarbeit stehen die Mitochondrien sowie das endoplasmatische Retikulum und deren Veränderung während der Sepsis. Grundlegende Mechanismen wie systemische Entzündungsreaktionen (SIRS) und – daraus resultierend und oftmals tödlich – Multiorganversagen (MOF) sind die wissenschaftlichen Themen in den Bereichen Schock und Trauma. Daher liegt der Fokus auf zellulären Systemen (Neutrophile, Endothelzellen, Monozyten/Makrophagen, Hepatozyten), humoralen (Komplement, Gerinnung, Fibrinolyse) Kaskaden und Mediator- (Zytokine, Sauerstoffradikale, vasoaktive Moleküle) Kaskaden, Sauerstoffsättigung und bakterieller Translozierung. Ziel ist es, kreislaufstabilisierende Maßnahmen zu verbessern, neue Reperfusions- sowie Sauerstoffanreicherungsstrategien und immunomodulierende Therapien zu entwickeln.

Stolz sind die LBI-Trauma-Experten auch darauf, dass sie für den 3. TERMIS (Tissue Engineering und Regenerative Medicine International Society)-Weltkongress von 5. bis 8. September 2012 in Wien verantwortlich zeichnen dürfen. Prof. Soheyl Bahrami, Co-Direktor des LBI Trauma, dazu: „Wir werden diesen Kongress mit rund 800 Teilnehmern als Plattform nützen, um Erfahrungen und Ergebnisse auszutauschen, aber auch Ideen und Visionen für die Zukunft zu entwickeln."

 

www.trauma.lbg.ac.at

 

Von M. Strausz , Ärzte Woche 16 /2012

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