Visualisierung von Schleimsekretion submuköser Drüsen der Trachea unter biaxialer Dehnung

Einleitung: Atemwege unterliegen ständiger mechanischer Beanspruchung. Neben physiologischen Druckänderungen durch Atmen oder Husten haben auch unphysiologische Belastungen, wie sie bei der Beatmung oder dem Blocken von Endotrachealtuben auftreten, eine Bedeutung. Um darzustellen, inwiefern mechanischer Stress Einfluss auf die Sekretion der submukösen Drüsen der Trachea nimmt, entwickelten wir ein System, das Schleimsekretion unter biaxialer Dehnung visualisierbar macht.

Methoden: Zur Gewinnung des Gewebes wurde die Schleimhaut von Luftröhren des Schweines vom angrenzenden Knorpel entfernt. Die muköse Seite nach oben gerichtet, wurde die Schleimhaut auf einer Membran aus Polyurethan (PU) platziert. Membran und Gewebe wurden in einen Mechano-Stimulator mit zwei Kammern eingespannt. Die obere Kammer wurde mit Mineral-Öl befüllt. Die untere Kammer war dicht mit einer Spritze verbunden, über die die Luft entzogen werden konnte, um die PU-Membran und damit das Gewebe halbkugelförmig nach unten zu wölben. Der daraus resultierende Oberflächenzuwachs des Gewebes wurde nach Höhenmessung errechnet. Die Schleimsekretion wurde vor, während und nach Dehnung um 14–20% kontrolliert, indem die obere Kammer per Videomikroskopie auf aufsteigende Schleimblasen überprüft wurde.

Ergebnisse: Dehnungs-Phasen mit einer Dauer von 3 Minuten führten auch nach Wiederholungen nur zu geringer beobachtbarer Schleimsekretion. Nach statischer Dehnung über 30–90 Minuten konnte im ausgelenkten Zustand keine weitere Schleimsekretion mehr registriert werden. Die anschließende Relaxation des Gewebes führte hingegen zu massivem Schleim-Auswurf.

Diskussion: Mittels des eigens für diese Studie modifizierten Mechano-Stimulators ist es möglich, Schleimsekretion im Zusammenhang mit statischen Dehnungsphasen zu untersuchen. Die Schleimsekretion der submukösen Drüsen der Trachea scheint nach langer statischer Dehnung erst nach erfolgter Relaxation zu erfolgen. Ob die durch Relaxation induzierte Sekretion mit einer Änderung der Sekretzusammensetzung korreliert, lässt sich derzeit nicht bestimmen. Aktuell wird ein Verfahren entwickelt, das unsere Beobachtungen durch exakte Quantifizierung weiter objektiviert.