Diaexosomen – Warum Wunden bei Diabetikern oft schlecht heilen

In chronischen Wunden von Patientinnen und Patienten mit Diabetes können fehlerhafte Exosomen offenbar keine Informationen an Makrophagen liefern, die die Wundheilung fördern. Stattdessen verschlimmert sich die Entzündung und die Wundheilung bleibt aus.

„Bei Patienten mit Diabetes ist die Wundheilung aufgrund einer übermäßigen Entzündung beeinträchtigt“, so Dr. Chandan Sen, Mitautor der Studie und Direktor des McGowan Institute for Regenerative Medicine, University of Pittsburgh, USA. „Bleiben diese nicht heilenden oder chronischen Wunden unbehandelt, können sie zu Amputationen von Gliedmaßen führen.“ In den USA kommt es jedes Jahr zu mehr als 100.000 diabetesbedingten Amputationen. Ziel sei es, diese Zahl zu senken.

Mithilfe von Unterdruckverbänden, die die Wunden sanft absaugen, um die Heilung anzuregen, sammelten die Forschenden Wundflüssigkeit aus chronischen Wunden von Patientinnen und Patienten mit und ohne Diabetes. „Diese Verbände würden normalerweise in den Mülleimer geworfen, aber die Wundflüssigkeit ist tatsächlich eine sehr wertvolle Probe, die widerspiegelt, was in der Wunde vor sich geht”, sagt Sen. Wenn die Wunde zum Beispiel infiziert sei, enthalte die Flüssigkeit Spuren dieser Infektion.

Die Forschenden isolierten und analysierten Exosomen, die von Keratinozyten produziert werden. Nachdem diese Partikel mit Fracht – einschließlich RNA, Lipiden und Proteinen – bepackt wurden, werden sie von der Zelle freigesetzt und von Makrophagen aufgenommen. „Wenn die in den Exosomen enthaltenen Signale richtig sind, weiß der Makrophage, wie er die Entzündung in der Wunde auflösen kann“, erklärt Sen. „Bei Diabetes ist der Crosstalk zwischen Keratinozyten und Makrophagen gestört, sodass die Makrophagen die Entzündung weiter vorantreiben und die Wunde nicht heilen kann.“

Die Exosomen von Diabetikern, von den Forschenden als Diaexosomen bezeichnet, wiesen einen anderen Gehalt an RNA, Lipiden und Proteinen auf als die von Nicht-Diabetikern, was darauf hindeutet, dass der Packungsprozess bei Diabetes verändert ist. Diabetes beeinträchtigt auch die Freisetzung und Aufnahme von Exosomen in Wunden, fanden die Forschenden heraus. Die Anzahl der Diaexosomen in der Wundflüssigkeit von Diabetikern war viel geringer als die der Exosomen von Nicht-Diabetikern, und Makrophagen nahmen weit weniger Exosomen als Diaexosomen auf.

Als die Forschenden nicht-diabetische Makrophagen mit Exosomen inkubierten, produzierten die Makrophagen Verbindungen, die auf eine Beendigung der Entzündung hindeuten, was offenbar daran liegt, dass sie die Botschaft des Exosoms erhalten und richtig reagiert hatten, um die Wundheilung einzuleiten. Als sie dieses Experiment jedoch mit Diaexosomen wiederholten, produzierten die Makrophagen proinflammatorische Verbindungen, die bei Diabetikern mit chronischen Wunden häufig vorkommen.

„Diaexosomen führen zu einer Abweichung von der Heilungskaskade, sodass die Auflösung der Entzündung beeinträchtigt wird“, erläutert Sen, „und dies ist nicht nur auf Wunden beschränkt. Da Exosomen für viele Funktionen im Körper verantwortlich sind, könnten Diaexosomen auch bei anderen Diabetes-Komplikationen eine Rolle spielen.“ Die Ergebnisse der Studie würden so einen neuen Denkansatz eröffnen.

Im nächsten Schritt untersuchen die Forschenden, wie sich Diaexosomen gezielt einsetzen lassen, um die Wundheilung bei Diabetikern zu verbessern. Eine Möglichkeit sei die Entwicklung von Therapeutika, die chemische Veränderungen in Diaexosomen rückgängig machen. Alternativ könnten die Forschenden Exosomen von Diabetikern isolieren und sie mit fehlenden Signalen beladen, bevor sie die Exosomen wieder in das Wundgewebe infundieren.