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Fragestellung: Die Auffüllung großer knöcherner Defekte ist in der Orthopädie und Unfallchirurgie weiterhin problematisch. Ein limitierender Faktor für das Tissue Engineering von Knochen ist die Angiogenese. MALP-2 ist ein Agonist an den Toll-like-Rezeptoren 2 und 6 (TLR), ein positiver Einfluß auf die Immunantwort und Wundheilung konnte bereits im Mausmodell gezeigt werden. Eine MALP-2-induzierte Expression von GM-CSF in Endothelzellen und Monozyten ist bereits bekannt und führt zu einer vermehrten Angiogenese. Ziel dieser Untersuchung war es, den angiogenetischen Einfluss von MALP-2 auf Knochenmarkszellen in vitro und im Schafsmodell zu untersuchen.

Methodik: Humane stromale Zellen aus dem Knochenmark (hBMSC) wurden im Rahmen von unfallchirurgischen Routineeingriffen am Beckenkamm entnommen. Die Zellen wurden aufgereinigt, gepoolt und in vitro kultiviert. Mittels FACS-Analyse wurde die Expression von CD73 und CD271 sowie TLR-2 und TLR-6 auf den hBMSC nachgewiesen. Untersucht wurden Proliferation, Differenzierung und Migration der Zellen, die Expression VEGF und GM-CSF sowie die Gefäßneubildung auf Matrigel im Vergleich zur Kontrollgruppe. In vivo wurden am Schwarzkopfschaf Knochenmarkstammzellen vom Beckenkamm entnommen und ex vivo mit MALP-2 in einem ß-TCP-Scaffold inkubiert. Die Konstrukte wurden autogen in den M. latissimus dorsi implantiert und nach einer Standzeit der Tiere von 6 Monaten histologisch untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Inkubation mit MALP-2 förderte signifikant die Zellmigration (P<0.05), aber nicht die Proliferation und Differenzierung der hBMSCs. Im Überstands-Medium der mit MALP-2 inkubierten hBMSCs auf Matrigel verdoppelten sich annähernd die Proliferation, Migration und Gefäßbildung von Endothelzellen verglichen mit dem Überstands-Medium unbehandelter hBMSCs (P<0.05). MALP-2 erhöhte weiterhin signifikant die Freisetzung mehrerer Chemokine und Wachstumsfaktoren wie VEGF und GM-CSF (P<0.05).

Im Schafsmodell zeigte sich eine signifikante Erhöhung der Kapillardichte in den mit MALP-2 inkubierten Scaffold-Zylindern nach 6 Monaten Standzeit (P<0.01).

Die Inkubation von Knochenmarksstammzellen mit MALP-2 fördert die Angiogenese in vitro und in vivo. Dies könnte ein vielversprechender Ansatz für das zukünftige Tissue Engineering größerer knöcherner Konstrukte sein. Weitere Studien müssen klären, ob durch kombinierte Zellkultur aus hBMSC mit Endothelzellen und Makrophagen eine weitergehende Verbesserung der osteogenen und vaskulogenen Differenzierung zu erreichen ist.