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Durch die Gabe von Wachstumsfaktoren kann der Metabolismus von Zellen vielfältig beeinflusst werden. Im Rahmen einer in-vitro Studie wurde untersucht, welche Effekte auf humane Chondrozyten durch die Gabe von BMP-7 in unterschiedlichen Dosierungen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu erzielen sind.

Die Kultivierung von humanen Chondrozyten erfolgte in Monolayern. BMP-7 wurde dem Medium (DMEM mit 10% fetalem Kälberserum) in unterschiedlichen Konzentrationen beigegeben (10, 50 und 100 ng/ml). Die Applikation von BMP-7 erfolgte entweder einmalig zu Beginn der Kultivierung oder intermittierend mit jedem Mediumwechsel (alle drei Tage). Zusätzlich wurde eine Kontrollgruppe mitgeführt, bei der kein BMP-7 appliziert wurde. Die Kultivierung erfolgte bis maximal 14 Tage. Die Untersuchung der Proben erfolgte histologisch, immunhistochemisch (Nachweis von Kollagen Typ-II, Ki-67 als Proliferationsmarker) und molekularbiologisch (Expression von Kollagen-II und Aggrecan, Nachweis mittels quantitativer PCR).

Immunhistochemisch zeigte sich nach Gabe der niedrigsten BMP-7 Konzentration (10 ng/ml) bereits nach einer Kultivierungsdauer von nur einem Tag ein vermehrter Nachweis von Kollagen-II. Ein noch stärkeres Anfärben von Kollagen-II konnte nach Gabe von höheren BMP-7 Konzentrationen (50 und 100 ng/ml) gefunden werden. Allerdings wurde das immunhistochemische, semiquantitative Ergebnis nicht durch die Art der Applikation von BMP-7 (einmalige oder intermittierende Gaben) beeinflusst. Molekularbiologisch fand sich nach Applikation der niedrigsten BMP-7 Konzentration eine um 20% gesteigerte Kollagen-II Expression; bei höherer BMP-7 Konzentration war die Expression um bis zu 120% gesteigert. Die höchsten Werte für die Expression von Kollagen-II fanden sich bei einer Kultivierungsdauer zwischen 3 und 7 Tagen. Anders als bei dem immunhistochemischen Nachweis zeigte die quantitative PCR ein höheres Expressionsverhalten, wenn BMP-7 intermittierend appliziert wurde. Hinsichtlich der Zellproliferation kam es durch die Gabe von BMP-7 lediglich zu einem geringen Anstieg im Vergleich zur Kontrollgruppe.

Zusammenfassend zeigte BMP-7 einen deutlichen Einfluss auf den Zellmetabolismus von Chondrozyten in Monolayer-Kulturen mit einem Anstieg des Marker-Proteins Kollagen-II, was sowohl auf Protein-Ebene als auch auf m-RNA Ebene nachweisbar war. Durch die intermittierende Gabe des Wachstumsfaktors konnte ein zusätzlicher Anstieg der Kollagen-II Expression beobachtet werden.