Wie ein Darmbakterium zum Rohstofflieferanten der Chirurgie wird

Eine neu eingepflanzte genetische Sequenz verschafft dem E.-coli-Stamm eine neue Stoffwechselaufgabe. Das Bakterium produziert fortan Poly-4-Hydroxybutyrat, kurz P4HB. Dr. med. Philipp Braun, Facharzt für Plastische und Ästhetische Chirurgie am Aestheticum Tübingen, beschreibt den Vorgang so: „Der gesamte Herstellungsprozess, von der Kultivierung des genetisch modifizierten Bakterienstamms auf einem Nährboden über Purifizierung, Fasergewinnung und Scaffold-Herstellung bis zur Verpackung, nimmt etwa ein Jahr in Anspruch. Daraus entsteht eine viskose Substanz, aus der sich Fäden spinnen lassen, die anschließend zu einem Netz verarbeitet werden." Ein anschließendes Sterilisationsverfahren tötet sämtliche Bakterien im Produkt ab und gewährleistet so die Sicherheit des Materials. Damit ist P4HB das einzige Molekül seiner Art, das bislang in stabiler Netzform verfügbar gemacht werden konnte.

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Der Baustein 4-Hydroxybutyrat (4HB), aus dem sich das Polymer P4HB zusammensetzt, kommt auf natürlicher Basis im menschlichen Körper vor, unter anderem in Gehirn, Herz, Lunge, Leber, Niere und Muskulatur. Als zusammengesetztes Polymer ist P4HB dem Körper jedoch unbekannt. Wie jedes implantierte Fremdmaterial löst auch P4HB eine Fremdkörperreaktion aus, da der Körper die Polymerstruktur als fremd einstuft. Entscheidend ist die Art dieser Reaktion, die bei P4HB im Vergleich zu anderen Materialien günstiger verläuft und entzündungshemmend sowie antimikrobiell wirkt. Zur Verdeutlichung erklärt Dr. med. Braun: „P4HB wird vom Körper innerhalb von zwei Jahren durch Hydrolyse vollständig abgebaut. Diese Degradation verläuft sehr gut vorhersagbar und kontrolliert. Zurück bleibt ein funktionelles Gewebe mit neu gebildeten Blutgefäßen, Bindegewebe und Fibroblasten." Feingewebliche Untersuchungen belegen diese Veränderungen mit höherer Belastbarkeit über einen Zeitraum von bis zu 63 Monaten. Hinzu kommt eine bakteriostatische Wirkung: Das Material bietet Keimen keinen Nährboden, was das Infektionsrisiko im Vergleich zu synthetischen oder tierischen Kollagen-Matrizen klinisch relevant reduziert.

Zwei Felder, ein Material

P4HB ist dennoch kein Newcomer. Bereits seit 30 Jahren gelangen die Netze bei komplexen Hernien als Alternative zu synthetischen Netzen zum Einsatz, da diese häufig Abstoßungsreaktionen provozieren. Vor etwa 15 Jahren übertrugen amerikanische Chirurgen dann das Prinzip auf die Brustchirurgie und entwickelten eine auf dieses Einsatzgebiet zugeschnittene Variante, die unter dem Namen GalaFLEX auf den Markt kam. Dr. med. Braun ordnet ein: „Die Übertragung auf ein weiteres Operationsfeld war naheliegend, weil die Anforderungen vergleichbar sind. Das Gewebe bietet Unterstützung, ohne dass ein dauerhaftes Fremdmaterial im Körper verbleibt."

Indikation und Grenzen in der Brustchirurgie

In der Brustchirurgie kommt das P4HB-Netz bei Straffungen und Verkleinerungen mit patienteneigenem Gewebe zum Einsatz, ebenso bei implantatbasierten und onkologisch-rekonstruktiven Eingriffen. Besonders relevant wird das Netz, wenn das Bindegewebe bereits so geschwächt ist, dass ein stabiles Langzeitergebnis ohne ergänzende Maßnahmen unmöglich scheint.

Das Netz übernimmt eine temporäre Stabilisierung und stimuliert gleichzeitig die Bildung neuen körpereigenen Kollagens. Diese Unterstützung gewinnt mit dem Alter an Bedeutung: Durchtrenntes Gewebe erreicht nach einer Inzision langfristig nur rund 80 Prozent seiner ursprünglichen Festigkeit, und die körpereigene Kollagenmenge nimmt ab dem 20. Lebensjahr um etwa ein Prozent pro Jahr ab. Wie groß der Nutzen im Einzelfall ausfällt, zeigt sich am Zustand des vorhandenen Bindegewebes. Fachmediziner Dr. med. Braun betont dabei ausdrücklich die Grenzen des Verfahrens: „Patientinnen mit stabilem Bindegewebe haben kaum einen Zusatznutzen, daher rate ich in solchen Fällen ab. Den größten Effekt sehen wir bei geschwächtem Gewebe, wo ohne zusätzliche Unterstützung ein akzeptables Ergebnis kaum erreichbar wäre."

Was nach zwei Jahren übrig bleibt

Geschwächtes Bindegewebe gilt in der Chirurgie als anspruchsvolle Ausgangslage, weil das Ergebnis über Jahre hinweg auf einer Struktur ruht, die selbst an Stabilität verloren hat – und damit über die Zeit erneut nachgeben kann. Genau hier soll das P4HB-Netz ansetzen: Es stabilisiert das Gewebe während der Heilungsphase und schafft gleichzeitig eine Struktur, entlang derer der Körper neues Kollagen aufbauen kann.

Das Besondere daran zeigt sich erst langfristig. Während klassische Netze dauerhaft im Körper verbleiben, wird P4HB über einen Zeitraum von rund zwei Jahren schrittweise abgebaut. An seine Stelle tritt körpereigenes Kollagengewebe, das sich während des Heilungsverlaufs neu organisiert hat. Histologische Untersuchungen deuten darauf hin, dass diese neu entstandene Struktur belastbarer sein kann als das ursprüngliche Bindegewebe. Gerade für Patientinnen mit geringer Gewebestabilität eröffnet sich dadurch die Möglichkeit eines längerfristig stabilen Ergebnisses – ohne dass dauerhaft Fremdmaterial im Körper verbleibt.

Bakterien als Baustofflieferanten der Medizin

Das Material P4HB steht exemplarisch für eine breitere Entwicklung. Von Insulin über Botox bis hin zu bioresorbierbaren Trägermaterialien ist die mikrobielle Produktion heute ein fester Bestandteil der modernen Medizintechnik. Besonders an P4HB ist sein Verhalten im Körper: Trotz seines spurlosen Verschwindens hinterlässt es eine biologisch aktive Funktion – gänzlich im Gegensatz zu eingesetzten Implantaten. Welche Rolle bioresorbierbare Materialien dieser Art in der rekonstruktiven Chirurgie der kommenden Jahre spielen werden, bleibt eine der interessantesten offenen Fragen der angewandten Biochemie.