Etablierung eines porcinen Großtiermodells zur sekundären und infektionsbedingt verzögerten sekundären Wundheilung

Abstract

Die hier vorgestellte tierexperimentelle Studie folgt dem Ansatz, ein reproduzierbares Großtiermodell zu etablieren, welches in weiterer Entwicklung einen Beitrag leisten soll, die Rücküberführung schlecht heilender/chronischer Wunden in akute Wunden mit reellen Heilungsaussichten zu ermöglichen.Um diesen Anspruch zu erfüllen, ist die Etablierung eines in-vivo Tiermodells vonnöten, welches unter Versuchsbedingungen eine verzögerte Wundheilung simulieren kann.Da sich die Haut des Schweines für Wundheilungsmodelle erwiesenermaßen aufgrund weitreichender struktureller Gemeinsamkeiten mit der menschlichen Haut besonders eignet, wählt man als Versuchstier das Münchener Minischwein (Troll-Minischwein) und standardisiert zunächst den Ablauf der Wundsetzung und der nachfolgenden Wundkontrollen und Probenentnahmen über einen Zeitraum von 24 Tagen an einem Pilotschwein , später Schwein 01 genannt . Die dabei gewonnenen Ergebnisse fließen nicht in die Auswertung mit ein.Im Anschluss werden insgesamt sechs Schweine gemäß dem dann etablierten Standard mit je acht Wunden versehen, wodurch insgesamt 48 identische Vollhautwunden entstehen. Die Wunden von dreien der Tiere werden mit einem spezifischen Wundkeim (E. coli) in einer Konzentration von 107/ml gezielt infiziert. Alle Wunden werden in identischer Weise nach dem Prinzip der idealfeuchten Wundheilung versorgt, die Verbandsmaterialien werden alle 3,5 Tage gewechselt und der Heilungsverlauf anhand mehrerer Parameter dokumentiert.Die vergleichende Betrachtung der Wundfläche, Granulationsgewebedicke, der Keimzahl im Wundgrund und des Verlaufes des Wollina-Scores zeigen eine Verzögerung des Heilungsfortschrittes insbesondere in den ersten sieben Tagen nach Wundsetzung bei den infizierten Wunden.Folgende Ergebnisse werden ermittelt: Die initiale Wundfläche beträgt am Tag 0 Ø 13.62 cm2 ± 2,068 cm2 bei den nicht-infizierten und Ø 13.44 cm2 ± 1,86 cm2 bei den infizierten Wunden, am Ende der Untersuchungsphase (Tag 24) beträgt die durchschnittliche Wundfläche der infizierten Wunden 5,63 cm2 ± 1,14 cm2 und die der nicht-infizierten 4,40 cm2 ± 0,94 cm2.Zu Beginn der Messungen der Granulationsgewebedicke zum Zeitpunkt des VW 2 (Tag 7) ist die Dicke des Granulationsgewebes der nicht-infizierten Wunden mit durchschnittlich 2479 nm ± 682 nm geringfügig geringer als die der infizierten Wunden mit 3188 nm ± 1580 nm. Zum Zeitpunkt des VW 6 (Tag 21) sind die nicht-infizierten Wunden mit einer Dicke von durchschnittlich 8955 nm ± 1312 nm stärker granuliert als die infizierten mit durchschnittlich 7632 nm ± 1435 nm.Der Gehalt an E. coli im Wundgrund steigt bei den infizierten Wunden ab Tag 0 (Tag der Infektion) stetig an. Von durchschnittlich 1.04 x 106 am Tag des ersten VW (Tag 3) erhöht sich der Keimgehalt stetig bis zu einem Wert von durchschnittlich 1,0 x 107 am letzten Probenentnahmetag (Tag 24). Auch die nicht-infizierten Wunden weisen einen stetig zunehmenden Keimgehalt auf, dieser liegt mit 4,6 x 106 am letzten Probeentnahmetag jedoch erheblich niedriger.Die Anzahl der Leukozyten im Blut nimmt bei allen Tieren einen ähnlichen Verlauf, alle Tiere steigen in ihren Leukozytenzahlen zwischen Tag 3 und Tag 14 etwas an, um dann zu Tag 17 parallel wieder abzusinken. An Tag 21 liegen die infizierten Tiere mit 9,37 x 103/mm3 etwas unter ihrem Anfangswert von 10,2 x 103/mm3, während die nicht-infizierten Tiere mit 11,23 x 103/mm3 etwas oberhalb von ihrem Anfangswert von 10,9 x 103/mm3liegen.Der Wollina-Score der nicht-infizierten Wunden steigt schon ab dem Tag der initialen Wundsetzung (Tag 0) signifikant schneller an als der der infizierten. Das deutlichste Delta ist an Tag 14 festzustellen, wo ein Score von 6,3 bei den nicht-infizierten Tieren einem Score von 3,9 bei den infizierten gegenübersteht.Es kann aus diesen Ergebnissen der durchgeführten Experimente gefolgert werden, dass die angestrebte Verzögerung der Wundheilung durch die gezielte Infektion der Wunden vor allem in der exsudativen, resorptiven und proliferativen Phase der Wundheilung stattfindet, während die reparative Phase zwar dementsprechend verzögert, aber regelrecht abzulaufen scheint. Eine Heilungsverzögerung aufgrund einer systemischen Infektion kann dabei durch regelmäßig durchgeführte Blutbildkontrollen und das Fehlen klinischer Anzeichen ausgeschlossen werden. Das vorgestellte Modell kann in weiterführenden Studien nun dazu verwandt werden, die Heilungsverzögerung durch systemische oder andere Einflussnahme weiter zu fördern, um die Entwicklung eines chronischen Wundmodells anzustreben. Weitere Untersuchungen an einem solchen Modell könnten wichtige Erkenntnisse für eine erfolgreiche und heilungsfördernde Behandlung schlecht oder gar nicht heilender Wunden in der Human- und Tiermedizin bringen. The present survey follows the approach of establishing a reproducible large animal wound model which, after some further development, could contribute to the idea of turning chronic or impaired-healing wounds back into acute wounds, which can then develop a re-invigorated tendency to heal.In order to achieve this goal it is necessary to establish an in- vivo animal wound model, which simulates delayed wound-healing under experimental conditions.Due to the large amount of structural similarities between porcine and human skin, for the realization of this survey the so-called "Troll-Minischwein", also known as Munich Mini swine, was chosen as laboratory animal. To start with, a standardized procedure of wounding, dressing change, sample collection and documentation is developed over a period of 24 days by means of a "pilot pig", later called Pig No.1. The data gained from this first pig does not get included in the final overall evaluation of the study.In the follow-up phase of the initial stage, six pigs are provided with eight full-skin wounds, each according to the previously established standard, overall creating an amount of 48 identical wounds. A total of 24 wounds on three pigs are then systematically contaminated with a defined amount (107/ml) of bacteria from a specific microbial strain of E. coli.All wounds are then supplied in an identical scheme with identical dressing materials providing for moist wound healing. Dressing changes take place at an average of every 3,5 days, on which occasions several parameters representing the healing progress are being documented.Progress of wound size, thickness of granulation tissue, bacterial count on the wound bed and change of the Wollina-Score show a delay of wound healing during the first seven days after the initial wound creation.Following results can be established:Initially on Day 0, the average wound surface measures Ø13,62 cm2 ± 2,068 cm2 in the non-contaminated and Ø13,44 cm2 ± 1,86 cm2 in the contaminated wounds. On day 24, thus at the very end of the examination phase, the average wound size of the non-contaminated measures Ø 4,40 cm2 ± 0,94 cm2 and amounts to Ø 5,63 cm2 ± 1,14 cm2 in the contaminated wounds.At the beginning of measuring of the granulation tissue thickness on Day 7, the aforementioned came up to 2479 nm ± 682 nm in case of the non-contaminated and up to 3188 nm ± 1580 nm with the contaminated wounds. On Day 21, the non-contaminated wounds show stronger granulation at an average thickness of 8955 nm ± 1312 nm than the contaminated wounds, which present an average granulation tissue thickness of 7632 nm ± 1435 nm. The bacterial count of E. coli in the wound bed of the contaminated wounds constantly increases from Day 0 onwards. Starting at an average count of 1,04 x 106 on Day 3, it rises up to an average count of 1,0 x 107 on the last day of the study, Day 24. The bacterial count of 4,6 x 106 E. coli in the wound bed of the non-contaminated wounds on Day 24, , the last day of the examination phase, does by far not reach the bacterial count level of the contaminated wounds.Leucocyte blood count takes a very similar course in all six animals throughout the complete examination phase. In every animal, regardless of the condition of the wounds it is being provided with, leucocyte count shows a steady rise between Day 3 and Day 14, and also decreases in the same way after Day 17. On Day 21, the animals with non- contaminated wounds present an average leukocyte count of 11,23 x 103/mm3, which is slightly above their average Day 0 reading of 10,9 x 103/mm3. Corresponding to this, the animals with contaminated wounds present themselves with a slightly diminished count of 9,37 x 103/mm3 in comparison to their Day 0 initial count of 10,2 x 103/mm3. In an overall observation, these variations are to be evaluated as clinically insignificant.The Wollina-Score of the non-contaminated wounds from Day 0 increases considerably more than to be observed in the contaminated wounds. The most explicit distinction is to be found on Day 14, when the non-contaminated wounds show an average score of 6,3, whereas the contaminated wounds present an average score of 3,9.By means of the aforementioned results, the following conclusion can be drawn: The aspirated delay in wound healing by specifically contaminating wounds takes place mainly during the exsudative, resorptive and proliferative stage of wound healing, whereas the reparative stage seems to proceed in an altogether slightly delayed, but regular manner. The possibility of delayed healing due to a systemic infection could be excluded by regular blood counts and the absence of any clinical signs of systemic disease.The featured model could now be used for other surveys which aim to further delay wound healing through systemic or other influences in order to strive for the establishment of a chronic wound model. Follow-up studies on the base of the presented survey and the knowledge obtained could contribute greatly to a deeper and more profound understanding of delayed or absent wound healing and help with the treatment of those wounds.