Klinik für Kinder-
und Jugendmedizin
Pädiatrische Kardiologie

Forschungslabor der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin – Pädiatrische Kardiologie

Kardiovaskuläre Implantate wie Okkluder, Stents, Shunts, Conduits, Klappenprothesen und Patchmaterialien sind für die Behandlung angeborener Herzfehler essenziell. Sie werden vor ihrer Zulassung sorgfältig auf ihre Biokompatibilität geprüft.

Die Reaktion des Empfängergewebes fällt dennoch unterschiedlich aus. Ein Teil der Implantate wird reaktionsarm und dauerhaft integriert, andere verkalken, stenosieren durch überschießende Neointima- und Pannusbildung, verlieren durch strukturelle Degeneration an Stabilität oder werden Ausgangspunkt einer Infektion. Wie sich ein Implantat über viele Jahre und insbesondere im wachsenden Kind tatsächlich verhält, zeigt sich erst im individuellen Verlauf.

Die Faktoren und Mechanismen zu verstehen, die diesen unterschiedlichen Verläufen zugrunde liegen, ist der Schwerpunkt unserer Forschung. Dazu untersuchen wir auf drei einander ergänzenden Ebenen, wie Gewebe und Implantatmaterial im Körper aufeinander reagieren:

Humane Explantate, die zeigen, was unter realen klinischen Langzeitbedingungen tatsächlich geschieht, in Zahl und Zusammensetzung aber nicht steuerbar sind
Präklinische Modelle, in denen sich dieselben Fragen unter standardisierten Bedingungen und mit definierter Verweildauer prüfen lassen
Zellkultur, in der sich einzelne Mechanismen isolieren, gezielt verändern und beliebig oft wiederholen lassen

An humanen Explantaten lassen sich dabei Hypothesen generieren, die u.a. in Zellkultur geprüft werden können. Aus der Zusammenschau entsteht eine tragfähigere Grundlage für die Auswahl reaktionsarmer Materialien und deren Weiterentwicklung.

Forschungsschwerpunkte

Humane Explantate: Histopathologie kardiovaskulärer Implantate

Seit 2008 arbeiten wir explantierte Implantate und implantatassoziierte Gewebe aus dem In- und Ausland systematisch auf und befunden sie. Aufgebaut wurde diese Projektlinie an der Universitätsmedizin Göttingen; mit dem Wechsel der Studienleitung ist nun auch das Labor nach Münster umgezogen und führt sie hier fort. Wir erfassen dazu unter anderem die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix, Re-Endothelialisierung, Fibrin- und Thrombozytenauflagerungen, akute und chronische Entzündungsreaktionen, Fremdkörperreaktionen, Pannus- und Neointimabildung, bakterielle Besiedlung, Verkalkung sowie materialbezogene Veränderungen wie Fragmentierung und Dissolution. Eine zusammenfassende Auswertung der Einzelbefunde ermöglicht es, Zusammenhänge zwischen histopathologischen Reaktionsmustern und klinischen beziehungsweise implantatbezogenen Faktoren zu identifizieren. Für die einsendende Klinik steht am Anfang der histopathologische Befund des Einzelfalls; der größere Nutzen liegt in der strukturierten Auswertung vieler Fälle.

Präklinische Modelle: Implantate unter standardisierten Bedingungen

Humanes Explantatmaterial fällt heterogen an: unterschiedliche Grunderkrankungen, Verweildauern und Explantationsgründe. Im Modell lassen sich Implantattypen dagegen unter gleichen Ausgangsbedingungen, z. B. mit definierter Verweildauer und vollständig verfügbarem Gewebe, miteinander vergleichen. Hier prüfen wir Hypothesen, die am Patienten entstanden sind, sich am klinischen Material allein aber nicht nicht beantworten lassen. Die experimentellen Arbeiten finden dabei bei unseren Kooperationspartnern statt, etwa an der KU Leuven oder am Deutschen Herzzentrum der Charité in Berlin; unser Beitrag ist die histopathologische Aufarbeitung der Proben und die strukturierte Auswertung der Daten.

Zellkultur: Material-Wirt-Interaktion im In-vitro-Modell

Explantate und Modelle erlauben die Untersuchung der Wechselwirkungen und Materialverhalten im Organismus, sind in der Menge aber sehr begrenzt. Um Hypothesen strukturiert zu prüfen, entwickeln aktuell wir ein In-vitro-Modell, in dem humane Makrophagen, neutrophile Granulozyten und andere Immunzelltypen unter definierten Aktivierungszuständen auf verschiedene Implantatmaterialien treffen, statisch sowie unter Scherbelastung. Im Fokus der Untersuchungen stehen Zell-Material-Interaktionen, die Freisetzung gewebeabbauender Enzyme und die daraus resultierenden Veränderungen am Material.

Ergänzend zur Histologie setzen wir projektbezogen Expressions- und Omics-Analysen ein, um beispielsweise therapeutisch adressierbare Ansatzpunkte in Umbau- und Stenosierungsprozessen zu identifizieren.

Methodenspektrum

Makroskopie mit Fotodokumentation, Zuschnitt und Dokumentation von Explantaten
Einbettung in Paraffin oder Kunstharz; Säge-Schliff-Präparate für verkalkte sowie metall- und kunststoffhaltige Explantate
Histochemische und immunhistochemische Standard- und Spezialfärbungen
Whole-Slide-Scans aller Färbungen und computergestützte quantitative Bildanalyse
Western Blot
Omics-Analysen in Kooperation mit spezialisierten Einrichtungen
Zellkultur, Immunfluoreszenz, Zytokin- und Enzymanalytik

Einsendungen

Wir untersuchen explantierte kardiovaskuläre Implantate für verschiedene Kliniken im In- und Ausland und erstellen dazu einen histopathologischen Befund. Kliniken, die an einer Forschungszusammenarbeit oder an der Einzeluntersuchung explantierten Materials interessiert sind, sind willkommen. Sprechen Sie uns gern an.

Das Material sollte unmittelbar nach der Entnahme in Formalin eingelegt und zusammen mit dem ausgefüllten Einsendeformular an uns übersandt werden. Für Rückfragen zur Aufarbeitung oder zu speziellen Fragestellungen sprechen Sie uns gern vorab an.

Laborrotationen | Praktika | Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten

Themen können aus allen drei Forschungsbereichen stammen, von der Auswertung histopathologischer Färbungen mit quantitativer Bildanalyse über die Etablierung des In-vitro-Modells bis zur Anwendung etablierter Methoden auf neue Fragestellungen. Vorkenntnisse in Histologie und/oder Zellkultur sind von Vorteil, aber keine zwingende Voraussetzung; wichtiger sind Sorgfalt, Ausdauer und Interesse.

Bewerbungen richten Sie bitte formlos an Dr. Katja Eildermann mit einem kurzen Motivationsschreiben, Lebenslauf sowie Angaben zum gewünschten Zeitraum.

Angebot für forschungsinteressierte Ärztinnen und Ärzte

Ärztliche Mitarbeitende, die eine eigene, zum Beispiel in der Klinik entstandene Fragestellung bearbeiten möchten, unterstützen wir bei der Entwicklung und Umsetzung eines Projekts. Eine ausgearbeitete Konzeption ist dafür nicht erforderlich, eine Beobachtung aus dem Klinikalltag genügt als Ausgangspunkt. Für ein erstes Gespräch wenden Sie sich an Dr. Katja Eildermann.