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Osteoklasten zeigen ein verändertes Fusions- und Resorptionsverhalten nach Stimulation mit Wachstumsfaktoren in vitro
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Autoren
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B. Wildemann
- Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskulosketelale Chirurgie, Berlin
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A. Kadow-Romaker
- Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskulosketelale Chirurgie, Berlin
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M. Lübberstedt
- Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskulosketelale Chirurgie, Berlin
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N. Haas
- Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskulosketelale Chirurgie, Berlin
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M. Raschke
- Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster
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G. Schmidmaier
- Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskulosketelale Chirurgie, Berlin
| Veröffentlicht: | 19. Oktober 2004 |
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Gliederung
Text
Fragestellung
Zahlreiche Tierstudien konnten den positiven Einfluss von Wachstumsfaktoren (WF) auf die Knochenheilung zeigen. Die in vivo Ergebnisse werden durch in vitro Untersuchungen an Osteoblasten gestützt, welche weitere Aufschlüsse über den Knochenaufbau liefern. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses von Wachstumsfaktoren, freigesetzt aus einer Implantatbeschichtung, auf knochenabbauende Zellen. Osteoklastenvorläufer können aus peripherem Blut gewonnen werden und differenzieren unter Zugabe spezieller Zytokine zu knochenresorbierenden Zellen.
Methoden
Titan Drähte wurden mit Poly(D,L-Laktid) und eingearbeiteten Wachstumsfaktoren beschichtet.
1. Kontrolle (Titan Drähte), 2. PDLLA beschichtete Drähte, 3. PDLLA & IGF-I (30µg) 4. PDLLA & TGF-ß1 (6µg) 5. PDLLA und IGF-I (30µg) & TGF-ß1 (6µg) 6. PDLLA und BMP-2 (30µg). Um eine kontaktfreie Applikation der Drähte und WF zu gewährleisten, wurden die Implantate mittels Tissue-Culture Membrane in die Kultur gegeben. Mononukleäre Zellen aus peripherem humanen Blut wurden mit α-MEM plus RANKL und M-CSF kultiviert. Alle Tests wurde als Triplikat durchgeführt und zwei mal wiederholt.
Fusions-Test: Nach 14 tägiger Kultivierung wurden mittels TRAP-Färbung die mehrkernigen Osteoklasten angefärbt und ausgezählt.
Pit formation Assay: Nach 14 tägiger prä-Kultivierung der Zellen auf Dentin-Chips wurden die Drähte für weitere 14 Tage zu den Kulturen gegeben. Mittels Toluidin-Blau Färbung wurden die Resorptionslakunen dargestellt und ausgezählt.
Ergebnisse
Die Morphologie der Zellen veränderte sich über die Versuchszeit von anfangs runden Monozyten zu Klustern am Tag 7 und fusionierten mehrkernigen Zellen ab Tag 9. In der TRAP-Färbung zeigte die TGF-ß1-Gruppe eine signifikant erhöhte Anzahl gefärbter Zellen im Vergleich zur Kontrolle. Die kombinierte Gabe von IGF-I&TGF-ß1 stimulierte ebenfalls die Fusion. Keine Änderungen in der Anzahl TRAP+ und mehrkerniger Zellen war nach Stimulation mit BMP-2 oder IGF-I im Vergleich zu den Kontroll-Kulturen zu sehen.
Bei den Resorptionsversuchen war eine Steigerung der Aktivität durch Zugabe von TGF-ß1 oder BMP-2 zu sehen. Die anderen Gruppen zeigten keinen signifikanten Effekt.
Schlussfolgerungen
Diese Studie konnte einen differenzierungsabhängigen Effekt von Wachstumsfaktoren auf Osteoklasten zeigen. Die Reifung von Osteoklasten und die Resorptionsaktivität wurde durch TGF-ß1 signifikant stimuliert, wobei BMP-2 nur einen stimulierenden Effekt auf die Resorptionsaktivität aufwies. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie stimmen mit Studien anderer Arbeitsgruppen überein, wobei dort keine Unterschiede im Differenzierungsstadium gemacht wurden.
