Wie hart arbeiten Menschen, um ihre „Naturlederkleidung“ zu reparieren? Ist „Fischhautverband“ ein Retter bei Verbrennungen?

Wenn Kleidung zerrissen ist, kann man sie flicken, aber was tun, wenn die Haut verbrannt ist? In den letzten Jahren haben Wissenschaftler Behandlungsmöglichkeiten wie künstliche Haut und Tilapiahaut entwickelt. Ist damit zu rechnen, dass diese Therapien herkömmliche Hauttransplantationen ersetzen werden?

Geschrieben von Reporter Wang Xueying, Foto- und Textredakteur: Ding Lin

Redakteur für Neue Medien/Chen Xuanzhi

Interviewexperten

Cao Weihong (Chefarzt der Abteilung für Verbrennungen und plastische Chirurgie, Allgemeines Krankenhaus der Luftwaffe der chinesischen Volksbefreiungsarmee)

Chen Zhengli (stellvertretender Chefarzt für Verbrennungschirurgie, Changhai-Krankenhaus der Naval Medical University)

Wie das Sprichwort sagt: „Ein Mann lebt von seinem Gesicht und ein Baum lebt von seiner Rinde.“ Es dürfte schwierig sein, im Tierreich jemanden zu finden, der dem Menschen in puncto Aufmerksamkeit für sein äußeres Erscheinungsbild Konkurrenz macht. Wenn Sie jedoch Haut im Gesicht verlieren, können Sie immer noch eine Möglichkeit finden, dies auszugleichen. Können Sie das beschädigte Leder an Ihrem Körper problemlos reparieren? Die Antwort der Dermatologen lautet: nicht unbedingt.

Laut Statistiken der Weltgesundheitsorganisation sterben weltweit jedes Jahr mindestens 180.000 Menschen an Verbrennungen. Am stärksten betroffen sind Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen wie Afrika und Südostasien. In Indien erleiden jedes Jahr mehr als eine Million Menschen schwere Verbrennungen, während in Ägypten, Pakistan und anderen Regionen der Anteil der Kinder, die Verbrennungen erleiden und schließlich lebenslange Behinderungen unterschiedlichen Schweregrades davontragen, erstaunliche 18 % beträgt.

Um Brandverletzte zu behandeln, muss das Gesundheitsamt enorme finanzielle Mittel investieren. Im Jahr 2000 beliefen sich die Direktinvestitionen amerikanischer medizinischer Einrichtungen in die Behandlung von Verbrennungen bei Kindern auf 211 Millionen US-Dollar. Norwegen, dessen Bevölkerung nur ein Sechzigstel der der USA beträgt, investierte 2007 allein in die Behandlung von Verbrennungen in Krankenhäusern 12,7 Millionen US-Dollar. Man kann sagen, dass diese Höhe der Investitionen für viele Entwicklungsländer eine schwere Belastung darstellt.

Andererseits ist die Behandlung von Verbrennungen, selbst wenn man finanzielle Bedenken außer Acht lässt, keine einfache Angelegenheit. Während der Behandlung müssen die Patienten nicht nur mit einer Reihe von Problemen wie „Mangel an allogenen Hautquellen“ und „hohen postoperativen Risiken“ rechnen, sondern auch enorme körperliche Schmerzen ertragen. Bei einigen herkömmlichen Behandlungen müssen Ärzte eine silberhaltige Brandsalbe mit Gaze auf die Wunde des Patienten auftragen, um eine postoperative Infektion zu verhindern. Da die Wunde jedoch häufige Verbandwechsel erfordert und bei jedem Wechsel die neue, heilende Haut beinahe abgezogen wird, sind die Schmerzen der Behandlung unbeschreiblich.

▲ Aufgrund mangelnden Sicherheitsbewusstseins besteht für Kinder zu Hause ein höheres Risiko für versehentliche Verbrennungen und Verbrühungen (Bild aus dem Internet)

Um diese natürliche Barriere des Körpers aufrechtzuerhalten, begannen die Menschen, neue „Haut“ zu erforschen.

Künstliche Haut ist teuer

Für Patienten mit Verbrennungen kann eine unzureichende Versorgung der Haut während der Behandlung das Hauptproblem sein. Wenn der Hautverlust 30 % der Körperoberfläche übersteigt, verfügt der Patient theoretisch nicht über genügend autologe Haut, um die freiliegende Wundoberfläche abzudecken. In einer solchen Situation denkt man natürlich: Können wir uns irgendwo anders etwas Haut „ausleihen“, um den Notfall zu bewältigen?

Das können Sie natürlich, allerdings sind damit gewisse Risiken verbunden.

Bis heute wird allogene (menschliche) Haut als das beste alternative Abdeckmaterial zur autologen Haut angesehen. Allerdings ist es nicht so einfach, „die Haut anderer Leute“ zu bekommen. Weltweit herrscht ein allgemeiner Mangel an Spenderhaut. Besonders in Entwicklungsländern ist allogene (menschliche) Haut immer Mangelware. In Brasilien beispielsweise gibt es im Land nur drei reguläre Einrichtungen, die allogene Hautquellen bereitstellen können, und die Hautquellen können weniger als 1 % des Bedarfs des Landes an allogener Haut decken. Obwohl allogene Haut einer Reihe von Behandlungen, wie beispielsweise einer Desinfektion, unterzogen wird, birgt eine allogene Hauttransplantation dennoch gewisse Gesundheitsrisiken und kann bei Patienten zu einer Infektion mit Krankheiten wie Hepatitis und AIDS führen.

Um diese versteckten Gefahren grundsätzlich und vollständig auszuschließen, haben Wissenschaftler die Alternative „künstliche Haut“ entwickelt.

1996 entwickelte das amerikanische Unternehmen Intergra eine neue künstliche Haut, die natürliche Haut imitierte. Diese Art von Haut besteht wie die echte menschliche Haut aus Epidermis und Dermis: Die silikonhaltige Epidermis kann nicht nur Feuchtigkeit wirksam speichern und bakterielle Infektionen verhindern, sondern sich auch allmählich von der Dermis lösen, wenn die Wunde des Patienten heilt. Diese transparente „Haut“ ermöglicht es Ärzten zudem, den Wundzustand des Patienten jederzeit bequem zu überprüfen; Die Dermis der künstlichen Haut von Intergra basiert auf Kollagen und wird durch retikuläre Fasern gestützt. Es kann dem Körper nicht nur bei der Selbstreparatur helfen, sondern auch vom Körper absorbiert werden, nachdem sich die neue Dermis gebildet hat. Man kann sagen, dass Kunsthaut zwar technisch nicht der Eigenhaut des Patienten völlig ebenbürtig ist, bei größeren Wunden und schwereren Verbrennungen aber zweifellos die bessere Lösung darstellt.

▲Integra-Kunsthautmaterial (Bildquelle: mit.edu)

Obwohl künstliche Haut alle oben genannten Vorteile bietet, ist sie aufgrund ihrer komplexen Struktur und der aufwendigen Produktion sehr teuer und kann nicht kommerzialisiert werden. Die Kosten für die Züchtung und Herstellung künstlicher Haut im Labor betragen etwa 139 US-Dollar pro Quadratzentimeter.

Seit dem Ende des letzten Jahrhunderts sind mit der Gründung einer immer größeren Zahl von Unternehmen, die sich auf die Forschung und Entwicklung von Technologien zum Ersatz und zur Reparatur von menschlichem Hautgewebe konzentrieren, auch die Kosten für künstliche Haut deutlich gesunken, manchmal sogar auf nur noch 15 US-Dollar pro Quadratzentimeter. Dennoch bleibt künstliche Haut für die meisten Brandverletzten in Entwicklungsländern ein unerreichbarer Luxus.

Chen Zhengli, stellvertretender Chefarzt der Abteilung für Verbrennungschirurgie am Changhai-Krankenhaus der Naval Medical University, wies darauf hin, dass die Öffentlichkeit künstliche Haut nicht vergöttern sollte. „Manche Menschen glauben, dass künstliche Haut die Verwendung der eigenen Haut überflüssig machen wird. Tatsächlich ist künstliche Haut ein künstliches Hautgerüst und ein inaktives biologisches Material“, sagte er. „Seine Funktion kann normale Haut nicht vollständig ersetzen. Wir müssen gleichzeitig noch unsere eigene Epidermis transplantieren, um eine vollständige Hautschicht zu bilden. Daher denke ich persönlich, dass neben den hohen Kosten auch der Anwendungsbereich künstlicher Haut ein Faktor ist, der ihre Entwicklung einschränkt.“

Es ist dringender geworden, biologische Verbände zu finden, die kostengünstiger sind und der Allgemeinheit zugute kommen.

Die magischen Verwendungsmöglichkeiten eines Tilapia

Da künstliche Haut so teuer ist, gibt es eine Alternative, die Menschen „ausleihen“ können?

Natürlich gibt es welche, wie zum Beispiel die Haut von Tilapia (Afrikanische Karausche). Edma Maciel, Leiterin der Abteilung für Verbrennungen am Dr. José Flota Institut in Fortaleza, Brasilien, entschied sich für die Verwendung zur „Umformung“ der menschlichen Haut.

Als eines der größten öffentlichen Krankenhäuser in der Region versucht das Forschungsinstitut seit 2016, Tilapia-Haut zur Behandlung von Brandverletzten einzusetzen. In klinischen Studien fand das Forschungsteam heraus, dass die Verwendung von Tilapia-Haut als Wundverband im Vergleich zu Gaze und Brandsalbe nicht nur Wundinfektionen wirksam vorbeugen, sondern den Patienten auch dabei helfen kann, ihre Genesungszeit zu verkürzen. Gleichzeitig treten bei der Behandlung von Tilapia-Haut nahezu keine Nebenwirkungen auf. Nicht nur müssen die Patienten den Verband nicht so häufig wechseln, auch die Wundschmerzen lassen nach dem Aufbringen der Fischhaut deutlich nach.

„Die menschliche Haut und die Blutgefäße enthalten viel Kollagen Typ 1 und Typ 3, das die Haut bei der schnellen Heilung unterstützen kann. Wir haben festgestellt, dass die Haut von Tilapia nicht nur reich an diesen beiden Kollagenen ist, sondern auch einen viel höheren Gehalt als die menschliche Haut aufweist“, sagte Dr. Maciel. Durch zahlreiche klinische Studien im Laufe der Jahre hat Maciel ein tieferes Verständnis für die wundersame Wirkung der Tilapia-Haut gewonnen: „Die Elastizität und Dehnbarkeit dieser Fischhaut und sogar ihre Fähigkeit, Wasser zu speichern, sind besser als die der menschlichen Haut, sodass sie gut an Wunden haftet und sich daher sehr gut als Verband zur Unterstützung der Wundheilung eignet.“

Claudia, 43, hat die heilende Wirkung der Tilapia-Haut selbst erlebt: Vor vielen Jahren stieß sie versehentlich einen Kessel mit kochendem Wasser um und erlitt dabei großflächig Verbrennungen zweiten Grades an ihrem Arm. Nachdem der Arzt das abgestorbene Gewebe aus ihrer Wunde entfernt hatte, legte er ein Stück Fischhaut auf die Wunde. Während der Heilungsphase kontrollierten die Ärzte regelmäßig die Haftung der Fischhaut. Keine zehn Tage später schnitten die Ärzte die Fischhaut auf und stellten fest, dass die meisten Wunden bei Claudia im Wesentlichen verheilt waren und neue Haut nachgewachsen war. Das Gefühl, als die Fischhaut auf ihrer Wunde klebte, kann sie bis heute nicht vergessen: „Es war kühl und angenehm und überhaupt nicht schmerzhaft.“

▲Brasilianische Ärzte wickeln verbrannte Kinder in sterilisierte Tilapia-Haut ein (Fotoquelle: nbcnews.com)

Fischhaut ist nicht das einzige, was Verbrennungen heilen kann

Ist Tilapia das erste Tier, das zur Häutungsgewinnung verwendet wird? Natürlich nicht.

Historisch gesehen begannen Versuche, Verbrennungen mit Xenotransplantaten zu behandeln, viel früher als die Verwendung künstlicher Haut. Bereits 1965 wurde in den USA ein Fall gemeldet, in dem Schweinehaut als vorübergehender biologischer Verband zur Behandlung von Verbrennungen verwendet wurde. Bevor Wissenschaftler „künstliche Haut“ entwickelten, nutzten sie zur Verbesserung der Überlebensrate der Patienten, der Wiederherstellung der Hautfunktion und der Behandlungserfahrung der Patienten verschiedene Fremdhäute wie Schweinehaut, Schafshaut und sogar Froschhaut als Forschungsobjekte, in der Hoffnung, eine Schicht biologischen Verbands mit besserer Kosteneffizienz und höherer Durchführbarkeit von Tieren „ausleihen“ zu können.

Im Vergleich zu diesen Materialien weist Tilapia nicht nur eine bessere Wirkung bei der Behandlung von Verbrennungen auf, sondern bietet auch weitere Vorteile. Einerseits ist es relativ einfach, diese Fischart in großem Maßstab zu züchten, wodurch die Quelle und der Preis von Fischhautdressings effektiv garantiert werden können; Andererseits haben Forscher herausgefunden, dass Tilapia-Haut im Vergleich zu Schweinehaut, Schafshaut usw. nicht nur eine bessere Haftung und einen höheren Kollagengehalt aufweist, sondern auch weniger Nebenwirkungen hat, weniger wahrscheinlich Wundinfektionen verursacht und ein geringeres Risiko für die Verbreitung potenzieller Zoonosen birgt. Chinesische Forscher veröffentlichten 2017 außerdem eine Arbeit, in der sie feststellten, dass die Haut von Tilapia reich an marinen Kollagenpeptiden sei. Diese könnten die Entzündung der Wunde des Patienten verringern und die Heilung von Brandwunden wirksam verbessern, indem sie die Bildung von Granulationsgewebe fördern und die Zellproliferation beschleunigen.

▲ Eine weitere Behandlungsmöglichkeit für Verbrennungen, die in den letzten Jahren das Interesse der Menschen geweckt hat, ist die Verwendung einer „Hautpistole“, ähnlich der auf dem Bild, um autologe Stammzellen in die Wunde zu sprühen und so die Regeneration des Hautgewebes zu unterstützen (Bildnachweis: London Science Museum).

Allerdings ist es nicht einfach, aus der Haut von Tilapia einen Verband herzustellen, der sich wie Gaze verwenden lässt: Zunächst müssen die aus der Fischzucht gesammelten Fische in eine 0,9-prozentige Kochsalzlösung eingelegt und gereinigt werden. Nach dem Entgräten und Entfernen des Fleisches sollte die Fischhaut zur Sterilisation 3 Stunden lang in 100 % Glycerin eingelegt werden. Nach der ersten Sterilisation wird die Fischhaut über 20 Tage lang einer Sterilisation durch radioaktive Bestrahlung unterzogen, um sicherzustellen, dass die physikalischen Eigenschaften der Fischhaut nicht beschädigt werden. Abschließend kann die vakuumverpackte Fischhaut nach bestandenem Sterilitätstest bei -4°C bis zu zwei Jahre gelagert werden. Trotzdem kostet eine Tilapiahaut im Institut von Dr. José Flota weniger als ein silberner Brandwundenverband.

Schweinehaut oder Fischhaut?

„Die Verwendung von Fischhaut als biologischer Verband kann tatsächlich eine schützende Funktion haben. In China ist diese Methode derzeit jedoch nicht weit verbreitet.“ Dr. Cao Weihong, Chefarzt der Abteilung für Verbrennungen und plastische Chirurgie am Allgemeinen Krankenhaus der Luftwaffe der Volksbefreiungsarmee, sagte in einem Interview mit unserem Reporter: Seiner Meinung nach sind die Versuche von Ländern wie Brasilien, Tilapia-Haut zur Behandlung von Verbrennungen zu verwenden, weitgehend durch die jeweiligen nationalen Bedingungen eingeschränkt und könnten sogar eine „hilflose Wahl“ sein.

Chen Zhengli wies auch darauf hin, dass die Verwendung von Tilapia-Haut zur Behandlung von Verbrennungen große Einschränkungen mit sich bringt: „Diese Behandlung ist technisch machbar, und ihr Vorteil liegt darin, dass die Rohstoffe billig sind. Sie wird häufig zur Behandlung leichter Verbrennungen oder Verbrühungen eingesetzt.“

Chen Zhengli fügte hinzu: „Aber auch die Nachteile liegen auf der Hand, wie etwa die hohen Anforderungen an die Verarbeitungs- und Konservierungstechnologie. Außerdem ist es insbesondere für schwerere Verbrennungen und infizierte Wunden nicht geeignet.“ Seiner Meinung nach ist Tilapia-Haut in den letzten Jahren deshalb ins öffentliche Bewusstsein gerückt, weil sie sich vielseitig für die Behandlung oberflächlicher Wunden wie Verbrühungen, Abschürfungen, leichten Verbrennungen und anderen oberflächlichen Wunden verwenden lässt. Er betonte: „Tilapia-Haut fördert zwar die Heilung und beugt Infektionen vor, ist aber nicht für tiefe und infizierte Wunden geeignet. Sobald eine Nekrose auf der Haut auftritt oder sich eine große Anzahl von Bakterien darauf befindet, kann dieser Verband nicht nur die abgestorbene Haut nicht entfernen und kein neues Fleisch mehr bilden, sondern verschlimmert die Infektion auch noch.“

▲ Nach den Waldbränden in Kalifornien behandelte der örtliche Tierarzt Verbrennungen bei Schwarzbären mit Tilapia-Haut (Fotoquelle: vice.com)

Der größte Vorteil von Schweinehaut im Vergleich zu anderen xenogenen Häuten ist ihre geringe Abstoßungsreaktion. „Da Schweinehaut eine geringe Abstoßungsreaktion zeigt, müssen manche Kinder mit Verbrennungen den Verband nicht so häufig wechseln, was Schmerzen und Folgeschäden durch den Verbandwechsel verringern kann“, sagte Chen Zhengli. „Man kann sagen, dass Schweinehaut für einige Patienten mit oberflächlichen Verbrennungen, die relativ hohe Anforderungen an die Wundheilung haben, ein sehr geeigneter äußerer Verband ist.“

Seit den 1970er Jahren ist Schweinehaut in meinem Land der bevorzugte biologische Verband zur Behandlung von Verbrennungen. Zu den gängigen Optionen zählen unter anderem xenogene frische Schweinehaut, bestrahlte Schweinehaut und xenogene dezellularisierte Schweinehauttransplantate. Cao Weihong, der sich seit vielen Jahren intensiv mit der Behandlung von Verbrennungen beschäftigt, glaubt, dass der Preisvorteil von Tilapia-Haut in Brasilien in meinem Land nicht offensichtlich ist: „Ob in Bezug auf Technologie oder Marktanwendung, die Forschung in meinem Land auf dem Gebiet heterologer Hautquellen ist tatsächlich sehr ausgereift. Daher wird der Preis für Schweinehaut nicht zu hoch sein. Darüber hinaus ist die Fläche der Fischhaut im Vergleich zu Schweinehaut normalerweise kleiner, was für die Behandlung großflächiger Verbrennungen nicht sehr praktikabel ist.“

Verweise

[1] who.int/news-room/fact-sheets/detail/burns

[2] Qiu Fukui, Liao Wenlun. Forschung zur Anwendung xenogener Schweinehaut in der Verbrennungsbehandlung, Medizinische Informationen, 2011

[3]Heidi Debels, Dermale Matrizen und biotechnologisch hergestellte Hautersatzstoffe: Eine kritische Überprüfung der aktuellen Optionen

Produziert von: Science Central Kitchen

Produziert von: Beijing Science and Technology News | Science Plus-Kunde

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