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Title:
EX VIVO SKIN ORGAN MODEL, ESPECIALLY FOR HUMAN SKIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/092354
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for the production of an ex vivo skin organ model. The method consists in removing skin with the dermis and epidermis from the body or body part of a pig, and bringing the skin into contact with the an androgen, for example, testosterone. The skin organ model produced according to said method enables active ingredients to be studied in a topical and systematic manner using standardised conditions, especially, screening.

Inventors:
BRANDNER JOHANNA (DE)
MOLL INGRID (DE)
TSIANAKAS ATHANASIOS (DE)
HOUDEK PIA (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/000783
Publication Date:
October 28, 2004
Filing Date:
April 14, 2004
Export Citation:
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Assignee:
UNIVERSITAETSKLINIKUM HAMBURG (DE)
BRANDNER JOHANNA (DE)
MOLL INGRID (DE)
TSIANAKAS ATHANASIOS (DE)
HOUDEK PIA (DE)
International Classes:
C12N5/071; G01N33/50; (IPC1-7): C12N5/06
Other References:
JACOBS JOHN J.L. ET AL.: "Methyl-green-pyronine staining of porcine organotypic skin explant cultures: an alternative model fro screening for skin irritants" ATLA, Bd. 28, 2000, Seiten 279-292, XP009038188
TAMMI R ET AL: "MORPHOMETRIC ANALYSIS OF HUMAN EPIDERMIS TREATED WITH TESTOSTERONE AND DEHYDROEPIANDROSTERONE IN ORGAN CULTURE" ARCHIVES OF DERMATOLOGICAL RESEARCH, SPRINGER, INTERNATIONAL, BERLIN, DE, Bd. 281, Nr. 6, 1989, Seiten 417-423, XP002050306 ISSN: 0340-3696
MEYER W. ET AL.: "Untersuchungen zur Struktur der Ohrhaut beim Hausschwein, unter besonderer Ber}cksichtigung einer Verwendung in der humandermatologischen Forschung: 2. Spezielle Histologie des Integuments" BERL. M]NCH. TIER[RZTL. WSCHR., Bd. 114, 2001, Seiten 100-111, XP009038241 in der Anmeldung erw{hnt
DEPLEWSKI D. AND ROSENFIELD R.L.: "Role of Hormones in Pilosebaceous Unit Development" ENDOCRINE REVIEWS, Bd. 21, Nr. 4, 2000, Seiten 363-392, XP002301341
Attorney, Agent or Firm:
Pohl, Manfred (Kirchenhang 32 b, Hamburg, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines ExvivoHautorganmodells, insbesondere für männliche menschliche Haut, umfassend das Entnehmen von Haut mit Dermis (3) und Epidermis (2) vom Körper oder Körperteil eines Tieres, und das In Kontaktbringen der Haut mit einem Androgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tier ein Schwein ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Androgen ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Testosteron, Dihydrotestosteron, Androsteron, 5 Dehydroandrosteron.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, und die Dermis (3) der Haut mit ei nem vorzugsweise wäßrigen Medium (4) in Kontakt gebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dermis (3) der Haut von dem Medium (4) umgeben und die Epidermis (2) der Haut einer Gasphase, vorzugsweise Luft, ausgesetzt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Androgen in dem Medium (4) enthalten ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Androgen auf die Epidermis (2) der Haut aufge bracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Androgen in einer für menschliche Männer durchschnittlichen physiologischen Konzentration eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend die Schritte Reinigen der Haut, Kürzen der Haare der Haut in einer Weise, daß der durchschnittliche transepidermale Wasserverlust der Haut mit gekürzten Haaren im wesentlichen dem von Haut entspricht, bei dem die Haare nicht gekürzt wurden, Desinfizieren der Haut, Entfernen des UnterhautFettgewebes der Haut.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Haut dem Ohr eines Schweins, bevorzugt der Innenseite des Ohrs, besonders bevorzugt einem Bereich der Innenseite des Ohrs mit wulstartigen Verdickungen (plicae scaphae), entstammt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß in einem Abschnitt der Schwei nehaut die Epidermis, bevorzugt auch der obere Teil der Dermis, zur Erzeugung einer Wunde (6) entfernt wird.
12. ExvivoHautorganmodell für männliche Haut, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Verwendung eines ExvivoHautorganmodells nach Anspruch 12 zur Untersuchung von Wundheilungsprozessen.
14. Verwendung nach Anspruch 13 zur Untersuchung des Einflus ses von Wundauflagen, Wundcremes, Wundsalben und deren Bestandteilen auf Wundheilungsprozesse.
15. Anordnung zur Durchführung von Untersuchungen zu mensch licher oder tierischer Haut, gekennzeichnet durch einen Hautabschnitt (9) mit Dermis (3) und Epidermis (2) vom Körper oder Körperteil eines Tieres, wobei der Hautab schnitt (9) in Kontakt gebracht ist mit einem Androgen.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Tier ein Schwein ist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Androgen in einem vorzugsweise wäßrigen Medium (4) enthalten ist und die Epidermis (2) des Hautabschnitts (9) einer Gasphase, vorzugsweise Luft, ausgesetzt ist.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß das Androgen ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Testosteron, Dihydrotestosteron, An drosteron, 5Dehydroandrosteron.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß das Androgen in einer für menschliche Männer durchschnittlichen physiologischen Konzentration in dem Medium (4) vorhanden ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, daß in einem Abschnitt der Haut die Epider mis (2) entfernt ist, so daß eine Wunde (6) in der Haut gebildet ist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, daß das Medium (4) einen Wirkstoff enthält und/oder ein Wirkstoff auf oder in die Epidermis (2) oder auf oder in die Wunde (6) aufoder eingebracht ist.
22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Proteinen, DNA, RNA, Aminosäuren, Aminosäurederivaten, Oligopeptiden, Oligonukleotiden, Hormonen, Wachstumsfak toren, Cytokinen, Steroiden, Retinoiden, Ionen, Metallen oder Metallionen, Insulin, Glukose, Honig, Rinderserumal bumin (BSA), vasoaktiven Substanzen, Pflanzenextrakten und deren Bestandteilen, Algenextrakten und deren Be standteilen, neuroaktiven Substanzen, pigmentaktivieren den oderhemmenden Substanzen, proliferationsfördernden oderhemmenden Substanzen, migrationsfördernden oder hemmenden Substanzen, pHverändernden Substanzen, radi kalerzeugenden oderhemmenden Substanzen, osmolaritäts verändernden Substanzen, AntiagingWirkstoffen, kosmeti schen Rohstoffen (z. B. Wollwachs, Bienenwachs, ätherische Öle etc. ), antientzündlichen und entzündungsfördernden Substanzen, UVLichtSchäden verhindernden Substanzen, schmerzhemmenden Substanzen, allergieauslösenden Substan zen, antiallergischen Substanzen, bakteriziden und virus statischen Substanzen, antiandrogenen Substanzen, ener giespendenden Substanzen, Enzymen, Enzyminhibitoren und aktivatoren, Liposomen, eukaryontischen und prokaryonti schen Zellen, Pilzen, Viren und Prionen.
Description:
0EX-VIVO-HAUTORGANMODELL, INSBESONDERE FÜR MÄNNLICHE HAUT BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ex-vivo-Hautorganmodells, insbesondere für männliche Haut, Ex-vivo-Hautorganmodelle, die Verwendung der Ex-vivo- Hautorganmodelle und eine Anordnung zur Durchführung von Un- tersuchungen zu menschlicher und tierischer Haut.

Die Haut ist ein wichtiges Organ des Körpers von Menschen und Tieren. Die Untersuchung der menschlichen Haut ist insbeson- dere für die Medizin und die Hersteller von Kosmetika von großem Interesse.

Die Untersuchung der Wirkung von Wirkstoffen, Hautauflagen, Grundstoffen von Salben und Cremes usw. auf die menschliche Haut kann nur in Ausnahmefällen unmittelbar am Menschen vor- genommen werden. Es sind daher zahlreiche Alternativen zur direkten Anwendung am Menschen vorgeschlagen und angewendet worden. Beispiele hierfür sind Tierversuche, Einzelzell- Kulturen, Co-Kulturen, Hautäquivalente und humane Hautorgan- kulturmodelle.

Diese Alternativen weisen aber häufig Nachteile auf.

Die Durchführung von Tierversuchen ist vielfach unerwünscht oder gar gesetzlich verboten. Darüber hinaus verursachen sie, beispielsweise wegen der aufwendigen Tierhaltung, hohe Kosten und sind häufig, etwa im Fall von Nagern wie Mäusen oder Rat- ten, nur schlecht auf den Menschen zu übertragen. Die Haut von Nagern unterscheidet sich in wichtigen Parametern von der

Haut des Menschen, beispielsweise in der Wundheilung durch den größeren Einfluß der Wundkontraktion, in der Epidermis- dicke und der Art der Gap-Junctions und Mastzellen. Die Über- tragbarkeit auf den Menschen ist dadurch deutlich beeinträch- tigt.

Einzel-und Co-Kulturen bilden das komplexe Organ Haut nur sehr unzureichend nach, da in der Regel verschiedene Zellty- pen und vor allem die speziellen Gewebeverbände fehlen.

Ein Hautäquivalent, d. h. eine künstlich gezüchtete Haut, ist ebenfalls nur eine unzureichende Alternative, da auch hier verschiedene Zelltypen fehlen. Zusätzlich handelt es sich um hyperproliferative Zellen und die Hautbarriere, die durch die Hornschicht (stratum corneum) der Epidermis gebildet wird, ist noch nicht komplett ausgebildet. Zudem sind Hautäquiva- lente sehr teuer.

Auch menschliche Hautorgankultur-Wundmodelle sind eingesetzt worden. Menschliche Haut ist aber nur in geringer Menge ver- fügbar. Die Haut stammt häufig von Menschen unterschiedlichen Alters und Geschlechts. Da in der Regel Hautabschnitte ver- wendet werden, die bei Operationen anfallen, ist die Ver- gleichbarkeit von Resultaten, die mit solchen Hautmodellen gewonnen werden, auch durch die unterschiedlichen Vorerkran- kungen und Vorbehandlungen der Operierten in Frage gestellt.

Zudem sind die Gewebestücke, die für die Gewinnung der Haut- organmodelle zur Verfügung stehen, kurz vorher einem größeren Gewebeverband bzw. Hautstück entnommen worden und sind in der Regel nicht sehr groß. An den Rändern dieser Gewebestücke finden massive Veränderungen durch Einsetzen der Wundheilung statt. Die für die Hautorganmodelle entnommenen Gewebeab-

schnitte ("Stanzen") müssen häufig in der Nähe der Randberei- che genommen werden und unterliegen daher dem Einfluß der "primären"Wundheilung. Standardisierte Untersuchungen sind daher häufig mit diesen Modellen entweder nur begrenzt oder gar nicht möglich. Die Durchführung von Screenings ist auf- grund der limitierten Verfügbarkeit von Haut mit sehr ähnli- chen Ausgangseigenschaften unmöglich.

Die dermatologisch-kosmetische Forschung hat sich bislang vor allem auf die Haut der Frau konzentriert. Es ist aber zuneh- mend auch wirtschaftlich interessanter geworden, bessere Kenntnis über männliche Haut zu erhalten, die sich deutlich von weiblicher Haut unterscheidet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Modell für männliche Haut zur Verfügung zu stellen, bei dem auf Tierversuche verzichtet werden kann und das die oben be- schriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Ex-vivo-Hautorganmodells, umfassend das Entnehmen von Haut mit Dermis und Epidermis vom Körper oder Körperteil ei- nes Tieres, und das In-Kontakt-bringen der Haut mit einem An- drogen.

Unter Androgen wird jede androgen wirkende Substanz verstan- den, d. h. jede Substanz, die auf die Ausbildung der primären und sekundären männlichen Geschlechtsorgane und/oder die Spermiogenese einwirkt.

Das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte androgensubstituierte Ex-vivo-Hautorganmodell ist insbesonde-

re sehr gut als Modell für die männliche menschliche Haut ge- eignet. Es können zuverlässige und gut übertragbare Ergebnis- se erzielt werden, ohne daß Tierversuche vonnöten sind. Eine Standardisierung von Untersuchungen zu menschlicher, aber auch tierischer Haut, beispielsweise für Screenings, wird mit Hilfe des Modells ebenfalls möglich.

Bevorzugt stammt die Haut für das Modell vom Schwein (Sus scrofa). Die Haut des Schweins ist der menschlichen Haut in vielen Parametern sehr ähnlich (Meyer W., Hautarzt 47 : 178- 182,1996 ; Meyer et al., Münch. Tierärztl. Wschr. 114 : 92-99, 2001 ; Meyer et al., Münch. Tierärztl. Wschr. 114 : 100-111, 2001), so daß sie für die Untersuchung der menschlichen Haut, beispielsweise in einem Ex-vivo-Hautorganmodell, gut geeignet ist. Haut von geschlachteten Schweinen ist darüber hinaus in ausreichender Menge, vergleichbarem Alter (jung adult) und, insbesondere aufgrund des Fehlens von Vorbehandlungen oder Vorerkrankungen, in vergleichsweise einheitlicher Qualität verfügbar.

Aufgrund der früh (spätestens im Alter von 6 Wochen) er- folgenden Kastration männlicher Schweine ist reife männliche Schweinehaut nicht in ausreichender Menge und Qualität er- hältlich. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, hier einen geeigneten Ersatz bereitzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das Androgen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Testosteron, Dihydrotestosteron, Androsteron, 5-Dehydro-androsteron. Es können aber auch andere Substanzen eingesetzt werden, die an- drogene Wirkung aufweisen.

Bevorzugt wird die Dermis der Haut mit einem Medium in Kon- takt gebracht, das vorzugsweise wäßrig ist. Besonders bevor- zugt ist die Dermis (Corium, Lederhaut) dabei von dem Medium umgeben. Die Epidermis ist vorzugsweise einer Gasphase, bei- spielsweise Luft, die bevorzugt mit CO2, z. B. in einer Kon- zentration von 5 % (Volumen/Volumen) angereichert ist, ausge- setzt ("Air-Liquid-Interphase"-Kultur).

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Androgen in dem Medium enthalten. Das Androgen kann aber auch, entweder alternativ oder zusätzlich, auf die Epidermis der Haut aufgebracht werden.

Bevorzugt wird das Androgen in einer für menschliche Männer durchschnittlichen physiologischen Konzentration eingesetzt.

Dies kann im Falle des Testosterons beispielsweise eine Kon- zentration von 5 ng/ml sein.

Zur Untersuchung des Einflusses von Wirkstoffen auf männliche (menschliche) Haut kann dem Medium ein Wirkstoff zugesetzt werden, der beispielsweise ausgewählt sein kann aus der Grup- pe bestehend aus Proteinen, DNA, RNA, Aminosäuren, Aminosäu- rederivaten, Oligopeptiden, Oligonukleotiden, Hormonen, Wach- stumsfaktoren, Cytokinen, Steroiden, Retinoiden, Ionen, Me- tallen oder Metallionen, Insulin, Glukose, Honig, Rinderse- rumalbumin (BSA), vasoaktiven Substanzen, Pflanzenextrakten und deren Bestandteilen, Algenextrakten und deren Bestandtei- len, neuroaktiven Substanzen, pigmentaktivierenden oder- hemmenden Substanzen, proliferationsfördernden oder- hemmenden Substanzen, migrationsfördernden oder-hemmenden Substanzen, pH-verändernden Substanzen, radikalerzeugenden oder-hemmenden Substanzen, osmolaritätsverändernden Substan-

zen, Anti-aging-Wirkstoffen, kosmetischen Rohstoffen (z. B.

Wollwachs, Bienenwachs, ätherische Öle etc.), antientzündli- chen und entzündungsfördernden Substanzen, UV-Licht-Schäden verhindernden Substanzen, schmerzhemmenden Substanzen, anti- allergischen Substanzen, bakteriziden und virusstatischen Substanzen, antiandrogenen Substanzen, Enzymen (beispielswei- se solchen, die in den Androgenstoffwechsel eingreifen), En- zyminhibitoren und-aktivatoren, Liposomen, eukaryontischen und prokaryontischen Zellen (z. B. Blutzellen), Pilzen, Viren und Prionen.

Es ist aber auch möglich, den Wirkstoff unmittelbar auf die Epidermis der Haut aufzubringen oder in die Haut zu injizie- ren.

In der Regel ist es erforderlich, die verwendete Haut zu rei- nigen. Dies kann beispielsweise durch einfaches oder gegebe- nenfalls mehrfaches Waschen mit Wasser geschehen.

Auch die Haare der Haut müssen in der Regel gekürzt oder gar entfernt werden. Dabei hat sich gezeigt, daß die Art und Wei- se der Haarkürzung einen Einfluß darauf hat, wie gut das Hautmodell zumindest für bestimmte Untersuchungen geeignet ist. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, ist es vor- teilhaft, die Kürzung bzw. Entfernung in einer Weise vorzu- nehmen, daß die Hautbarriere intakt bleibt. Unter Hautbarrie- re wird in der vorliegenden Anmeldung die äußere Schicht der Epidermis, die Hornschicht (stratum corneum), verstanden. Un- ter einer intakten Hautbarriere wird eine Hornschicht ver- standen, die nicht mechanisch beschädigt ist und/oder eine gegenüber dem Normalzustand veränderte quantitative oder qua- litative Lipidzusammensetzung aufweist. Eine Beeinträchtigung

bzw. Schädigung der Barrierefunktion kann beispielsweise durch Messung des transepidermalen Wasserverlusts (TEWL) festgestellt werden. Das Meß-Verfahren hierzu ist dem Fach- mann auf diesem Gebiet bekannt. Erhöhte TEWL-Werte zeigen ei- ne beeinträchtige Barrierefunktion an. Um Ob die Barriere- funktion der Haut eine Beeinträchtigung erfahren hat, kann beispielsweise durch Messung des durchschnittlichen TEWL- Werts der Haut bzw. eines Hautabschnitts vor und nach dem Kürzen/Entfernen der Haare bestimmt werden. Auch eine Ver- gleichsmessung mit Haut, die ansonsten gleich behandelt wur- de, deren Haare aber nicht gekürzt oder entfernt wurden, kann hierzu herangezogen werden.

Es hat sich herausgestellt, daß das Kürzen der Haare bei- spielsweise durch Rasieren ungeeignet ist, weil dies zu einer Beschädigung der Hautbarriere führt, die sich anhand eines erhöhten transepidermalen Wasserverlusts feststellen läßt. Um eine Beschädigung oder Veränderung der Hautbarriere zu ver- meiden bzw. minimal zu halten, ist es vorteilhaft, die Haare in Höhe der Epidermis oder knapp oberhalb der Epidermis, bei- spielsweise mit einer Schere, einem Messer, einem elektri- schen oder mechanischen Bartschneider oder dergleichen, so abzuschneiden, daß ein mechanischer Kontakt mit der Epidermis unterbleibt oder minimal ist. Die Haare werden dabei bei- spielsweise soweit gekürzt, daß sie etwa ein bis vier, bevor- zugt ein bis zwei Millimeter oberhalb der Epidermis enden.

Der durchschnittliche transepidermale Wasserverlust der Haut mit gekürzten Haaren entspricht im wesentlichen dem durch- schnittlichen transepidermalen Wasserverlust von Haut mit un- gekürzten Haaren.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung entspricht der durch- schnittliche transepidermale Wasserverlust der Haut mit ge- kürzten Haaren im wesentlichen dem durchschnittlichen transe- pidermalen Wasserverlust von Haut mit ungekürzten Haaren, wenn der durchschnittliche transepidermale Wasserverlust von Haut mit ungekürzten Haaren mindestens 70 %, bevorzugt minde- stens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 %, weiter be- sonders bevorzugt mindestens 98 % des durchschnittlichen transepidermalen Wasserverlusts von Haut mit gekürzten Haaren beträgt.

Vorzugsweise wird die Haut in geeigneter Weise desinfiziert, um eine Verkeimung mit Bakterien und/oder Pilzen zu verhin- dern oder zu hemmen. Eine solche Verkeimung kann, insbesonde- re bei Untersuchungen, die über mehrere Stunden oder Tage vorgenommen werden zu unerwünschten Veränderungen der Haut oder einer Verfälschung von Meßergebnissen führen. Die ge- wählte Methode zum Desinfizieren sollte die Hautbarriere ebenfalls nicht beschädigen bzw. beeinträchtigen. Als geeig- net haben sich Desinfektionsmittel erwiesen, die zum Desinfi- zieren von Oberflächen geeignet sind, beispielsweise Hände- Desinfektionslösungen wie Sterillium (Bode Chemie Hamburg ; 45 g 2-Propanol, 30 g 1-Propanol, 0,2 g Mecetronium etilsul- fat (INN) in 100 g Lösung), Cutasept S, (Bode Chemie) oder Desderman N (Schülke & Mayr). Die Desinfektion erlaubt es, bei längerfristigen Untersuchungen im Bereich von einem bis zu mehreren Tagen, die mit dem vorliegenden Hautmodell ohne weiteres durchführbar sind, eine Beeinträchtigung der Meßer- gebisse durch Bakterien-oder Pilzbefall zu vermeiden bzw. zu minimieren. Eine Wärmebehandlung, z. B. in Form eines Brüh- schritts, zur Entkeimung bzw. Sterilisation wird bei der vor- liegenden Erfindung vermieden.

Des weiteren ist es vorteilhaft, das Unterhaut-Fettgewebe der Haut zu entfernen, so daß die Haut nur noch die Epidermis und Dermis umfaßt. Dadurch kann die Versorgung des Gewebes opti- mal gewährleistet werden. Dies ist insbesondere dann von Be- deutung, wenn Transportprozesse untersucht werden sollen oder die Versuche längere Zeit (mehrere Tage) andauern.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens entstammt die Haut dem Ohr eines Schweins, bevorzugt der Innenseite des Ohrs, besonders bevorzugt einem Bereich der Innenseite des Ohrs, der wulstartige Verdickungen (plicae scaphae) aufweist.

Es hat sich gezeigt, daß Haut aus solchen Bereichen besonders gut geeignet ist für die Zwecke der Erfindung.

Für Untersuchungen zur Wundheilung mit Hilfe des erfindungs- gemäßen Hautorganmodells wird vorteilhafterweise eine Wunde in der Haut hervorgerufen. Dies kann dadurch geschehen, daß in einem Abschnitt der Haut die Epidermis, etwa durch Aus- stanzen, entfernt wird. Das Entfernen der Epidermis kann bei- spielsweise vorgenommen werden, bevor die Haut mit dem Andro- gen in Kontakt gebracht wird oder aber auch danach. Bevorzugt wird dabei auch der obere Teil der Dermis mit entfernt. Das derart hergestellte Wundmodell eignet sich zur Untersuchung der Wirksamkeit von Wirkstoffen, Wundauflagen, Salben usw. auf die Wundheilung.

Die Erfindung betrifft auch ein Ex-vivo-Hautorganmodell, ins- besondere für männliche Haut, das durch eines der vorstehend beschriebenen Verfahren erhältlich ist.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung er- findungsgemäßer Ex-vivo-Hautorganmodelle zur Untersuchung von Wundheilungsprozessen. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Ex-vivo-Hautorganmodelle zur Untersuchung des Einflusses von Wundauflagen, Wundcremes, Wundsalben und deren Bestandteilen auf Wundheilungsprozesse in männlicher Haut verwendet. Wund- auflagen können beispielsweise Alginatfasern, Hydrokolloide, Folien (z. B. Polyurethanfolien), Schaumstoffe, (z. B. Polyu- rethanschäume), Hydrogele, Aktivkohleverbände usw. sein.

Wundsalben und Wundcremes können z. B. Zinksalben und derglei- chen sein.

Das erfindungsgemäße Ex-vivo-Hautorganmodelle kann vorteil- haft auch zur Untersuchung des Einflusses von Rasiercremes, After-Shave-Produkten, Rasierwasser und dergleichen verwendet werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Durchführung von Untersuchungen zu menschlicher oder tierischer Haut, die einen Hautabschnitt mit Dermis und Epidermis vom Körper oder Körperteil eines Tieres, bevorzugt eines Schweines, umfaßt, wobei der Hautabschnitt in Kontakt gebracht ist mit einem An- drogen.

Bei der Anordnung ist das Androgen vorzugsweise in einem wäß- rigen Medium enthalten, während die Epidermis des Hautab- schnitts einer Gasphase, vorzugsweise Luft, die mit CÜ2 ange- reichert sein kann, ausgesetzt ist.

Das Androgen ist beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe be- stehend aus Testosteron, Dihydrotestosteron, Androsteron, 5- Dehydro-androsteron. Vorteilhaft liegt das Androgen in einer

für menschliche Männer durchschnittlichen physiologischen Konzentration vor. Beispielsweise liegt die physiologische Konzentration für Testosteron beim Mann in der Regel zwischen 3,5 und 9 ng/ml.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist in einem Abschnitt der Haut die Epidermis entfernt, so daß eine Wunde in der Haut gebildet ist. Diese Ausführungsform eignet sich gut für die Untersuchung von Wundheilungsprozessen bei männlicher Haut.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem wäßri- gen Medium ein Wirkstoff zugesetzt, der beispielsweise ausge- wählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus Proteinen, DNA, RNA, Aminosäuren, Aminosäurederivaten, Oligopeptiden, Oligo- nukleotiden, Hormonen, Wachstumsfaktoren, Cytokinen, Steroi- den, Retinoiden, Ionen, Metallen oder Metallionen, Insulin, Glukose, Honig, Rinderserumalbumin (BSA), vasoaktiven Sub- stanzen, Pflanzenextrakten und deren Bestandteilen, Algenex- trakten und deren Bestandteilen, neuroaktiven Substanzen, pigmentaktivierenden oder-hemmenden Substanzen, proliferati- onsfördernden oder-hemmenden Substanzen, migrationsfördern- den oder-hemmenden Substanzen, pH-verändernden Substanzen, radikalerzeugenden oder-hemmenden Substanzen, osmolaritäts- verändernden Substanzen, Anti-aging-Wirkstoffen, kosmetischen Rohstoffen (z. B. Wollwachs, Bienenwachs, ätherische Öle, Wollwachsalkohole, Duftstoffe, Konservierungsstoffe, Emulga- toren, Harnstoff, Ceramide), antientzündlichen und entzün- dungsfördernden Substanzen, UV-Licht-Schäden verhindernden Substanzen, schmerzhemmenden Substanzen, allergieauslösenden Substanzen, antiallergischen Substanzen, bakteriziden und vi- russtatischen Substanzen, antiandrogenen Substanzen, energie-

spendenden Substanzen (z. B. ATP, NADH, Phosphoenolpyruvat, Phosphcreatin), Enzymen, Enzyminhibitoren und-aktivatoren, Liposomen, eukaryontischen und prokaryontischen Zellen (z. B.

Blutzellen), Pilzen, Viren und Prionen.

Der Wirkstoff kann auch, alternativ oder zusätzlich, auf die Epidermis aufgebracht werden. Es ist auch möglich, den Wirk- stoff direkt in die Wunde ein-bzw. aufzubringen und/oder in- tradermal zu applizieren, beispielsweise durch Injektion. Der Wirkstoff kann auch beispielsweise in einer Wundauflage oder dergleichen vorliegen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und der Figuren näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 Ein Schweineohr unmittelbar nach dem Abtrennen von ei- nem geschlachteten Schwein Fig. 2 Die Innenseite eines gereinigten und desinfizierten Schweineohrs, bei dem die Haare gekürzt worden sind und dem Hautabschnitte ("Stanzen") entnommen wurden.

Fig. 3 Eine"Air-Liquid-Interphase"-Kultur einer Schweine- hautstanze.

Fig. 4 Eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ex-vivo-Hautorganmodells Fig. 5 Eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfüh- rungsform des erfindungsgemäßen Ex-vivo-Hautorganmodells

Beispiel 1 Das Ohr 7 eines geschlachteten Schweins (s. Fig. 1) wurde so- fort nach der Schlachtung zwischen zwei mit physiologischer Kochsalzlösung getränkte Kompressen gegeben. Die Verarbeitung des so vorbereiteten Ohres 7 erfolgte so bald wie möglich.

Das Ohr 7 wurde mindestens 5 min unter fließendem Wasser ge- waschen. Anschließend wurden die Haare vorsichtig mit einer Schere abgeschnitten, so daß die Hautbarriere intakt blieb (s. Fig. 2). Das Ohr 7 wurde nochmals unter fließendem Wasser gewaschen. Anschließend wurde über beide Seiten ein Desinfek- tionsmittel (Sterillium@, Bode Chemie Hamburg) laufen gelas- sen. Nach einer Einwirkzeit des SterilliumO von etwa 2 Minu- ten wurde das Ohr 7 mit der Außenseite des Ohrs 7 nach unten einzeln auf mit Sterillium getränkte Gaze gelegt. Auf die Innenseite des Ohrs 7 wurde ebenfalls sterile Gaze gelegt und diese mit Sterillium getränkt. Nach 10 min Einwirkzeit wurde das Ohr 7 mit sterilen Handschuhen hochgehoben und mit steri- ler Kochsalzlösung gründlich abgespült. Das Ohr 7 wurde mit steriler Gaze abgetupft und in eine sterile Schale gelegt.

Hautabschnitte (Stanzen) 9 (8 mm im Durchmesser) wurden an Stellen 8 von der Innenseite des Ohres 7 im Bereich wulstar- tiger Verdickungen (plicae scaphae) 11 des Ohres 7 unter Ver- meidung von Druckartefakten entnommen (s. Fig. 2) und in eine sterile Schale mit Medium gegeben. Die Stanzen 9 wurden vor- sichtig durch"Eindrehen"einer"Biopsy Punch" (Fa. Stiefel) gewonnen. Die Stanzen 9 wurden tief im Fettgewebe mit einer Schere abgeschnitten. Zum Entfernen von Sterillium@-und Kochsalzresten wurden die Stanzen 9 kurz in Medium ge- schwenkt. Das Medium hatte folgende Zusammensetzung :

DMEM (Fa. Biochrom) 5% FCS (Fa. Biochrom) 59,9 pg/ml Penicillin (Fa. Grunenthal) 0,125 mg/ml Streptomycin (Fa. HEFA Pharma) 5 ng/ml Testosteron (Fa. Sigma) Das Fettgewebe wurde von den Stanzen 9 entfernt. Die Haut- stanzen 9 wurden mit der Epidermisseite nach oben in ein Loch 10 einer 12-Well-Platte gegeben (s. Fig. 3), deren Boden mit Gaze 5 bedeckt war. Das Loch 10 wurde soweit mit Medium auf- gefüllt, daß die Dermis 3 von Medium umgeben, die Epidermis 2 aber in Luftkontakt war. Die Oberseite der Stanze 9 wurde leicht mit Gaze abgetupft.

Das so entstandene Hautmodell 1 wurde nach definierten Zeit- punkten (z. B. 1 h, 3 h, 6 h, 12 h, 18 h, 24 h, 48 h, 96 h, etc. ) mit verschiedenen Wirkstoffen sowohl systemisch" (über das Medium), als auch"topisch" (Auftragung auf die Stanze) behandelt. Auf diese Weise konnte deren Einfluß auf verschie- dene Parameter untersucht werden.

Mögliche Parameter waren : - Transepidermaler Wasserverlust - Corneometrische Auswertung - Eindringtiefe von Farbstoffen, - Proliferationsrate <BR> - Enzymaktivitäten - Cytokinprofil und-dynamik

Expression, Synthese und Aktivierung von Androgen-und Östrogenrezeptoren und Androgen/Östrogen verstoffwech- selnden Enzymen Veränderung von stratum corneum und Zellverbindungen be- züglich der Morphologie und der Zusammensetzung Veränderung der direkten Zell-Zell-Kommunikation via Gap Junctions Ausschüttung von neuroaktiven oder-hemmenden Substanzen Veränderung von Keratinocyten, Fibroblasten, Melanocyten, Merkelzellen, Langerhangerhanszellen (Morphologie, An- zahl, etc.) - Morphologie der Epidermis und der Adnexe Mögliche Wirkstoffe : - antiandrogene Stoffe Kosmetika für den Mann und deren Grundstoffe bzw. deren einzelne Wirkstoffe Rasiercremes Rasierwasser Aftershafe-Produkte Wachstumsfaktoren, Hormone, Cytokine, Steroide, Retinoi- de, Ionen, Metalle, Insulin, Glucose, Honig, BSA, andere energiespendende Substanzen (z. B. ATP, NADH, Phosphoenol- pyruvat, Phosphcreatin), vasoaktive Substanzen, Pflanzen- extrakte und deren Einzelsubstanzen, Algenextrakte und deren Einzelsubstanzen, neuroaktive Substanzen, pigment- aktive oder hemmende Substanzen, sonstige chemische Wirk- stoffe - Inhibitoren/Aktivatoren von Enzymen (z. B. testosteronum- setzende Enzyme, Metallomatrixproteinasen, Collagenasen,

Elastasen) einschließlich enzymabsorbierender Substanzen (z. B. hochmolekulare Absorber) Inhibitoren und Aktivatoren von Signaltransduktionswegen in der Zelle Inhibitoren und Aktivatoren des Cytoskeletts Inhibitoren und Aktivatoren von Zell-Matrix-Verbindungen Inhibitoren und Aktivatoren des Aufbaus der Basalmembran Inhibitoren und Aktivatoren von Gap Junctions Inhibitoren und Aktivatoren von Desmosomen und Adhärenz- verbindungen Inhibitoren und Aktivatoren von Tight Junctions Inhibitoren und Aktivatoren des Aufbaus der Hautbarriere, z. B. stratum corneum proliferationsfördernde und proliferationshemmende Sub- stanzen migrationsfördernde und-hemmende Substanzen pH-Wert-verändernde Substanzen osmolaritätsverändernde Substanzen radikalerzeugende und-hemmende Substanzen UVA, UVB, Sonnenlicht Bakterien Viren Allergene Pilze Parasiten Prionen DNA (z. B. Einzelstrang-DNA, Doppelstrang-DNA, Plasmide) RNA (z. B. Einzelstrang-RNA, Doppelstrang-RNA, siRNA) Aminosäuren, Aminosäurederivate, Oligopeptide Oligonukleotide Liposomen Anti-aging-Wirkstoffe

- kosmetische Rohstoffe (z. B. Wollwachs, Bienenwachs, äthe- rische Öle etc.) antientzündliche (antiphlogistische) Stoffe -entzündungsfördernde Substanzen Desinfektionsmittel - Antiseptika, bakterizide und virusstatische Substanzen UV-Licht-Schäden verhindernde Substanzen -schmerzhemmende Substanzen - antiallergische Substanzen Die Versuche wurden zu verschiedenen Zeitpunkten abgestoppt (z. B. nach 6 h, 12 h, 18 h, 24 h, 48 h, 3 d, 4 d, 5 d, 6d, 7d).

Beispiel 2 (Wundheilungsmodell) Das Ohr wurde wie im Beispiel 1 beschrieben behandelt. Es wurden allerdings Stanzen 9 mit nur 6 mm Durchmesser herge- stellt. Bevor die Stanzen 9 in die Multi-Well-Platte gegeben wurden, wurde aus dem zentralen Bereich der Stanze 9 mit Hil- fe einer 3 mm Biopsy-Punch (Fa. Stiefel) die Epidermis 2 und der oberen Teil der Dermis 3 entfernen, so daß eine Wunde 6 entstand.

Das Modell diente zur Untersuchung von beispielsweise -Wundauflagen (z. B. Gaze, Hydrogele, Alginatfasern, Hydro- kolloide usw.) -Wundsalben/Wundcremes -Grundstoffen zu Wundsalben/Wundcremes

Wirkstoffen, z. B. Wachstumsfaktoren, Hormone, Cytokine, Steroide, Retinoide, Ionen, Metalle, Insulin, Glucose, Honig, BSA, andere energiespendende Substanzen (z. B. ATP, NADH, Phosphoenolpyruvat, Phosphcreatin), vasoaktive Sub- stanzen, Pflanzenextrakte und deren Einzelsubstanzen, Al- genextrakte und deren Einzelsubstanzen, neuroaktive Sub- stanzen, pigmentaktive oder hemmende Substanzen, sonstige chemische Wirkstoffe Fibrin/Thrombin, Blut, Serum, Plasma Inhibitoren/Aktivatoren für Enzyme (z. B. Metallomatrix- proteinasen, Collagenasen, Elastasen usw. ) einschließ- lich enzymabsorbierender Substanzen (z. B. hochmolekulare Absorber) Inhibitoren und Aktivatoren von Signaltransduktionswegen in der Zelle Inhibitoren und Aktivatoren des Cytoskeletts Inhibitoren und Aktivatoren von Zell-Matrix-Verbindungen Inhibitoren und Aktivatoren des Aufbaus der Basalmembran Inhibitoren und Aktivatoren von Gap Junctions Inhibitoren und Aktivatoren von Desmosomen und Adhärenz- verbindungen Inhibitoren und Aktivatoren von Tight Junctions Inhibitoren und Aktivatoren des Aufbaus der Hautbarriere, z. B. stratum corneum proliferationsfördernden und proliferationshemmenden Sub- stanzen migrationsfördernden und-hemmenden Substanzen Zellen, z. B. Keratinocyten, Fibroblasten, Melanocyten, Merkelzelltumorzellen, Melanomzellen, Blutzellen (Ery- throcyten, Leukocyten wie Lymphocyten, Granulocyten und Monocyten, Thrombocyten), adulte Stammzellen, mesenchyma-

le Stammzellen, embryonale Stammzellen, epidermale Stamm- zellen pH-Wert-verändernden Substanzen - osmolaritätsverändernden Substanzen - radikalerzeugenden und -hemmenden Substanzen - UVA, UVB, Sonnenlicht Bakterien Viren Allergenen Pilzen Parasiten - Prionen DNA (z. B. Einzelstrang-DNA, Doppelstrang-DNA, Plasmide) RNA (z. B. Einzelstrang-RNA, Doppelstrang-RNA, siRNA) - Aminosäuren, Aminosäurederivate, Oligopeptide - Oligonukleotide Liposomen