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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-86355
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2017/8635/


Aqueous Arnebia Euchroma (Royle) I. M. Johnst Extract Promotes Cutaneous Wound Healing

Wässriger Arnebia euchroma (Royle) I. M. Johnst Extrakt fördert die kutane Wundheilung

Radtke, Janine

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Freie Schlagwörter (Englisch): wound healing , ex vivo model , keratinocytes , fibroblasts , Arnebia euchroma
Basisklassifikation: 44.98 , 44.41 , 42.13 , 42.15
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Brandner, Johanna M. (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 20.07.2017
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum: 27.07.2017
Kurzfassung auf Englisch: As long as skin trauma occurs frequently during lifetime, the demand for new effective wound healing therapies will rise. In the case of deregulated wound closure, caused by metabolic or vascular diseases and infections, impaired and chronic wounds arise, which evoke huge costs for the health care systems worldwide. One source of new wound healing concepts, which reinforce endogenous wound healing mechanisms, is based on long-term use therapies from the phytotherapeutic repertoire of Traditional Chinese Medicine (TCM).
Hypothesis-driven literary research was performed and Astragalus propinquus Schischkin, Rehmannia glutinosa (Gaertn.) DC., Coptis chinensis Franch and Arnebia euchroma (Royle) I. M. Johnst were investigated due to their wound healing promoting capacities in an ex vivo porcine wound healing model (WHM). Here, defined acute wounds were created and their epidermal regeneration was evaluated after 48 h. During this investigation, the application of aqueous Arnebia euchroma extract (ARE) showed the most prominent acceleration
on early re-epithelialization of the investigated herbal extracts.
Its wound application significantly improved epidermal regeneration to 161.8 ± 16.4 % in comparison to the controls in porcine WHMs. Additional positive impact on the subgroups of intrinsic good and bad healing donor specimens in porcine and human WHMs indicates the usage of this extract on impaired healing wounds. Following, the regenerating impact of an aqueous and an ethanolic ARE were analyzed to evaluate the complex wound healing capacities of this plant. The ethanolic ARE showed no wound healing promotion during this early event of re-epithelialization. The observed improved re-epithelialization cannot be explained by improved in vitro wound healing of primary epidermal keratinocytes or dermal fibroblast. Here, the wound recovery of both cell types was dose-dependently decreased by the AREs treatment. Further investigations on cultured keratinocytes treated with the aqueous ARE revealed reduced cell-matrix adherence which can be beneficial for migration that is needed during wound recovery. Both AREs showed positive influence on early barrier formation. Furthermore, the aqueous extract increased the viability and dramatically enhanced the cellular energy level of primary cultured fibroblast.
This was accompanied with influenced protein levels of extracellular matrix (ECM) molecules. Particular, the amount of fibronectin protein showed a three-fold increased trend by the treatment. The enhanced ECM formation provides a network, which enables accelerated migration of cells and therefore epidermal recovery. Additional,
anti-oxidative and chromatographic investigations revealed the radical scavenging capacity of the aqueous ARE which benefits wound healing.
These investigations firstly demonstrate wound healing promotion capacity of aqueous A. euchroma. The positive influence on re-epithelialization supports its use on early wounds in patients with deregulated epidermal regeneration. This thesis provides an
approach for the usage of aqueous ARE as a new therapeutic wound healing concept. Further studies are required to elucidate the detailed mechanisms behind the extracts´ wound healing promotion. The main active compounds have to be revealed. These will enable proper application of the aqueous ARE and optimize its therapeutic approach.
Kurzfassung auf Deutsch: Solange Hautverletzungen regelmäßig auftreten, wird die Nachfrage nach neuen effektiven Wundheilungstherapien weiter steigen. Gestörte Wundheilung wird durch metabolische oder vaskuläre Erkrankungen verursacht und führt zu wundheilungsverzögerten und chronischen Wunden. Deren Behandlung verursacht hohe Kosten für die
Gesundheitssysteme weltweit. Eine Quelle für neue Behandlungskonzepte stellen die Überlieferungen von phytotherapeutischen Ansätzen der Traditionellen Chinesischen Medizin dar. Hier werden endogene Wundheilungsprozesse durch die
komplexe Wirkung individueller Pflanzenkombinationen unterstützt.
Aufgrund hypothesengestützter Bewertung von Originalliteratur wurden Astragalus propinquus Schischkin, Rehmannia glutinosa (Gaertn.) DC., Coptis chinensis Franch and Arnebia euchroma (Royle) I. M. Johnst als Kandidatenpflanzen identifiziert. Diese wurden in einem porcinen ex vivo Wundheilungsmodell hinsichtlich ihrer wundheilungsfördernden
Eigenschaften untersucht. Akute Wunden wurden standardisiert erzeugt
und die epidermale Regeneration unter Behandlung mit den verschiedenen Kräuterextrakten nach 48 h bewertet. Während dieser Untersuchungen zeigte der wässrige Extrakt von Arnebia euchroma (ARE) die am stärksten beschleunigte Re-epithelialisierung im Vergleich der untersuchten Extrakte. Durch die Applikation auf die Wunde wurde die mittlere regenerierte Epidermis signifikant auf 161.8 ± 16.4 % im Vergleich zu den Kontrollen gesteigert. Die Unterteilung in Untergruppen von in-trinsisch gut oder vermindert heilenden Hautproben zeigte positiven Einfluss durch die Behandlung. Dies wurde vor allem in Hinblick auf die Unterstützung schlecht heilender Wunden deutlich. Die Wundheilungsförderung konnte auch auf humanen Proben bestätigt werden. Im Weiteren wurde die Regenerationsförderung des wässrigen Extraktes mit einem Ethanolischen vergleichend durchgeführt, um die komplexe
Wundheilungs förderung der A. euchroma Wurzel beurteilen zu können. Hierbei zeigte der ethanolische Extrakt keine wundheilungsfördernde Re-epithelialisierung. Die beobachtete verbesserte Wundheilung ex vivo kann nicht durch den verbesserten Wundverschluss primärer Keratinozyten oder Fibroblasten in vitro erklärt werden.
Der Wundverschluss in beiden Mono-Kulturen war durch die Behandlungen mit den Extrakten dosis-abhängig vermindert. Weitere Untersuchungen an kultivierten Keratinozyten, die mit dem wässrigen Extrakt behandelt wurden, zeigten verminderte Zell-Matrix-Adhärenz. Diese kann durchaus die Migration und damit Re-epithelialisierung
der Epidermiszellen im Gewebe positiv beeinflussen. Beide Extrakte zeigten zudem positiven Einfluss auf die Ausbildung einer frühen epidermalen Barriere. Darüber hinaus erhöhte der wässrige Extrakt die Zellviabilität und das Energielevel von kultivierten Fibroblasten und beeinflusste das Proteinlevel von Vertretern der Extrazellulären Matrix. Im Besonderen wurde eine dreifach erhöhte Menge an Fibronectin
detektiert, wobei dieser starke Trend keine Signifikanz zeigte. Eine gesteigerte Bildung der Extrazellulären Matrix ermöglicht ein Netzwerk, das die Migration verschiedener Zelltypen in die Wunde unterstützt und damit auch die Reepithelialisierung fördert. Darüber hinaus konnten anti-oxidative und chromatographische Untersuchungen belegen,
dass der wässrige Extrakt Verbindungen enthält, die Radikalfangeigenschaften besitzen. Diese können die ex vivo beobachtete Wundheilung fördern. Diese Untersuchungen beschreiben erstmalig die Wundheilungsförderung eines wässrigen Extraktes von A. euchroma. Der positive Einfluss auf die Reepitelialisierung unterstützt dessen Verwendung zur Behandlung frischer Wunden bei Patienten mit verminderter epidermaler Regeneration. Diese Dissertation stellt einen Ansatz für die klinische
Anwendung des wässrigen Extraktes als neues therapeutisches
Wundheilungskonzept dar. Weiterführende Analysen sind notwendig, um den detaillierten Wirkmechanismus, der der geförderten Wundheilung zugrunde liegt, zu beleuchten. Dabei sollten die Hauptwirkkomponenten bestimmt werden. Dieses Herangehen wird helfen die klinische Verwendung des wässrigen Extraktes zu optimieren.

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