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Zyklische mechanische Dehnung humaner Fibroblasten: Einfluss von HSP 72 auf die SAPK/JNK Aktivierung und Apoptose
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Published: | November 11, 2003 |
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Ziel der Studie
den Einfluss einer zyklischen mechanischen Dehnung auf humane Fibroblasten auf die SAPK Aktivierung, HSP 72 Synthese und Apoptose zu untersuchen.
Material und Methoden
im Rahmen von operativen Eingriffen am Kniegelenk wurden von 10 Patienten Gewebeproben aus der Patellarsehne entnommen und die Fibroblasten in Standardmedium (DMEM, 10% FKS, Antibiotika) kultiviert. Zellen der 3. Passage wurden auf elastische Silikonschalen transferiert. Zur Synchronisation der Zellen erfolgte eine Serumreduktion auf 1% 24 Stunden vor Versuchsbeginn. Die Silikonschalen wurden mit einem elektromechanischen Stimulationsgerät in Längsrichtung über einen Zeitraum von 15 und 60 Minuten zyklisch gedehnt. Dehnungsamplitude 5%, Frequenz 1Hz. Die Aktivierung der SAP Kinase/c-Jun NH2-terminal Kinase (SAPK/JNK) wurde 15, 30 und 60 Minuten nach Stressende mittels Western-Blot gemessen. Die Darstellung von HSP 72 erfolgte 2 und 8 Stunden nach zyklischer Dehnung mit einem Western-Blot. Die Apoptose wurde mittels Annexin-V Färbung nach 6 und 24 Stunden bestimmt. Als Kontrolle dienten Fibroblasten, die unter den gleichen Versuchsbedingungen kultiviert, jedoch nicht mechanisch gedehnt wurden.
Ergebnisse
Bei 15 Minuten zyklischer Dehnung war nach 60 Minuten ein Anstieg der SAPK/JNK Aktivierung vorhanden. (33,7% JNK1, 46,78% JNK2/3 ). Bei der kurzen Stressdauer kam es weder nach 2 oder 8 Stunden zu einem Anstieg von HSP 72 (2h: -14%; 8h: 11%). Die Apoptoserate war nach 6 und 24h erhöht. (6h: 23%, 24h: 13%). Die SAPK/JNK Aktivierung war nach einer längeren Stressdauer um die Hälfte gegenüber der kurzen Stressdauer reduziert (15% JNK1, 24% JNK2/3). Ebenso war die Apoptoserate nicht erhöht (6h: 0%, 24h: 0,2%), während vermehrt HSP 72 synthetisiert wurde (2h: 42%; 8h: 45%).
Diskussion
Diese Untersuchung hat aufgezeigt, dass bei kurzer zyklischer Dehnung SAPK/JNK Kinasen vermehrt aktiviert werden. Diese können zu einer Zunahme der Apoptoserate führen. Bei längerer Stressdauer wird vermehrt HSP 72 exprimiert, welches einen zellulären protektiven Effekt hat mit u.a. niedriger Apoptoserate. Die Mechanobiologie stellt einen wichtigen Faktor beim Tissue engineering dar