Entwicklung porciner und humaner organotypischer cornealer Zellkulturmodelle für in vitro Permeationsuntersuchungen

Reichl, Stephan

Die vorliegende Arbeit entstand unter dem Aspekt, ausgehend von porcinen und humanen cornealen Zellkulturen, durch Geweberekonstruktion eine Alternative zu exzidierten Hornhäuten von Versuchs- und Schlachttieren für in vitro Permeationsuntersuchungen zu entwickeln. Neben der Isolierung und Charakterisierung der porcinen Corneazellen und der Entwicklung eines porcinen Cornea-Konstruktes gelang der Aufbau eines Corneaäquivalentes aus humanen Zellen. Hierbei konnten histologische Gemeinsamkeiten zur Cornea in vivo sowie die Expression corneaspezifischer Merkmale in den Gewebekonstrukten mittels Immunhistologie, Rasterelektronenmikroskopie, SDS-Gelelektrophorese und Western-Blot Untersuchungen gezeigt werden. Zur Bestimmung der Barriereeigenschaften der Konstrukte wurden Permeationsuntersuchungen mit verschiedenen Arzneistoffen und Formulierungen durchgeführt und mit Untersuchungen an exzidierten porcinen Hornhäuten verglichen. Es zeigte sich eine erhöhte Permeabilität der Konstrukte wobei der Unterschied von Konstrukt zur exzidierten Cornea im Falle des porcinen Konstruktes etwa Faktor 2-4 und für das humane Konstrukt nur etwa 1,7 betrug. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen die Möglichkeiten des Einsatzes der entwickelten porcinen und humanen Cornea-Konstrukte als alternative in vitro Modelle für transcorneale Permeationsuntersuchungen.

The aim of the present contribution was to isolate and culture the different corneal cell types (endothelial, stomal and epithelial cells) from original excised porcine and human cornea and to build a cornea-construct by tissue engineering as an alternative for in vitro permeation studies. After successful isolation and cultivation of corneal cells an organotypic porcine and human cornea equivalent was reconstructed. It showed histological similarities to the cornea in vivo and the expression of specific corneal characteristics in the cultivated construct were confirmed by immunohistological studies, scanning electron microscopy, gel electrophoresis and Western immunoblotting. To determine the barrier properties of the constructs permeation studies with different formulations containing three different ophthalmic drugs as donor were performed and resultant permeation coefficients were compared with data obtained with excised porcine cornea. The cornea-constructs showed increased permeability. For the porcine construct permeation coefficients were higher by factor 2-4 and for the human construct by factor 1,6-1,8 in comparison with excised porcine cornea. The good comparability of data from both porcine and human cornea construct with data from excised animal cornea shows that the cultivated corneal equivalents as in vitro model for permeation studies could be helpful to predict drug absorption into human eye.

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Reichl, Stephan: Entwicklung porciner und humaner organotypischer cornealer Zellkulturmodelle für in vitro Permeationsuntersuchungen. 2003.

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