Article
Inhibition der PMN-Apoptose nach Adhärenz an eine calciumphosphat-beschichtete Nickel-Titan-Legierung: die Rolle anti-apoptotischer Cytokine
Search Medline for
Authors
-
D. Bogdanski
- BG Kliniken Bergmannsheil-Universitätsklinik, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum
-
S. Esenwein
- BG Kliniken Bergmannsheil-Universitätsklinik, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum
-
O. Prymak
- Universität Duisburg-Essen, Institut für Anorganische Chemie, Essen
-
M. Epple
- Universität Duisburg-Essen, Institut für Anorganische Chemie, Essen
-
G. Muhr
- BG Kliniken Bergmannsheil-Universitätsklinik, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum
-
M. Köller
- BG Kliniken Bergmannsheil-Universitätsklinik, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum
| Published: | October 19, 2004 |
|---|
Outline
Text
Fragestellung
Polymorphkernige neutrophile Granulozyten (PMN) gehören zu den ersten Zellen, die an Implantatoberflächen adhärieren. Das Schicksal der PMN ist Zelltod durch Apoptose (programmierter Zelltod). Die Regulation der PMN-Apoptose erfolgt u.a. durch extrazelluläre Signale ( Cytokine, CSFs). In vorangegangenen Studien haben wir die erhöhte Adhärenz von PMN an Calciumphosphat-Beschichtungen nachgewiesen. Jetzt analysierten wir die PMN-Apoptose nach Adhärenz an calciumphosphat-beschichteten und unbeschichteten NiTi-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL) und die Freisetzung apoptose-regulierender Signale nach Zell-Implantat-Interaktion.
Methoden
NiTi-FGL-Probekörper ( 8 x 8 x 0,1 mm3) wurden mit Calciumphosphat (CaP) aus wässriger Lösung beschichtet. Die Apoptose isolierter humaner PMN wurde nach Kultivierung auf CaP-beschichteten und unbeschichteten NiTi-FGL lichtmikroskopisch und im REM untersucht. Die DNA-Fragmentierung wurde durchflusszytometrisch analysiert. Die Cytokinkonzentrationen in konditionierten Medien (gewonnen nach Zelladhärenz von Leukozytenfraktionen an die jeweiligen Probekörper) wurden mittels Protein-Array und RNA-Array (Zellen) identifiziert und zusätzlich über ELISA quantifiziert.
Ergebnisse
Die Zellmorphologien von adhärenten PMN auf beschichteten vs. unbeschichteten NiTi-FGL unterschieden sich deutlich. Während die Zellen auf der unbeschichteten NiTi Oberfläche die typische runde Morphologie apoptotischer PMN zeigten, exprimierten die Zellen auf der CaP beschichteten Oberfläche Pseudopodien, typisch für aktive nicht apoptotische PMN. Die jeweiligen Zellkulturüberstände (konditionierte Medien, CM) übertrugen die apoptose-modulierenden Aktivitäten auf frisch isolierte PMN. Die DNA-Fragmentierung von PMN war nach Kokultivierung in CM (beschichtete Probekörper) signifikant vs. CM (unbeschichtete Probekörper) vermindert (p<0.05; 34,8±13,1% vs. 74,4±3.2%). Bei der Analyse der Cytokinfreisetzung konnte ein signifikanter Anstieg der IL-8, IL-6, TNF-α und GM-CSF in den konditionierten Medien aus CaP-beschichteten vs. unbeschichteten Proben gemessen werden.
Schlussfolgerungen
Mit dieser Studie wurde die Inhibition der PMN-Apoptose an Calciumphosphat-Beschichtungen gezeigt. Die frühe Interaktion von Leukozyten führt zwar zur Freisetzung von pro-und antiapoptotischen Cytokinen, wobei offensichtlich die anti-apoptotisch wirksamen Cytokine (IL-8, GM-CSF) für die Prolongation der PMN-Lebensdauer bestimmend sind. Die Rolle einer verlängerten PMN-Lebensdauer für die Gewebsintegration eines Implantates ist noch nicht vollständig geklärt. Eine verlängerte PMN-Aktivität sorgt zum einen für eine erhöhte lokale Infektabwehr und zum anderen zu verlängerten Entzündungssignalen. Beides soll in fortlaufenden Studien untersucht werden.
