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43. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen e. V. (DGPRÄC), 17. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen e. V. (VDÄPC)

13.09. - 15.09.2012, Bremen

Perizytäre Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen durch Ko-Kultivierung mit Endothelialen Progenitorzellen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker S.M. Goerke - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg, Germany
  • J. Plaha - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg, Germany
  • S. Hager - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg, Germany
  • S. Strassburg - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg, Germany
  • N. Torio-Padron - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg, Germany
  • G.B. Stark - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg, Germany
  • G. Finkenzeller - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg, Germany

Deutsche Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen. Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen. 43. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen (DGPRÄC), 17. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen (VDÄPC). Bremen, 13.-15.09.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocFTIIIP02

DOI: 10.3205/12dgpraec196, URN: urn:nbn:de:0183-12dgpraec1968

Veröffentlicht: 10. September 2012

© 2012 Goerke et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Die Neovaskularisierung ist entscheidend beim Tissue Engineering artifizieller Gewebe, da das Überleben implantierter Zellen fundamental von suffizienter Sauerstoff-/Nährstoffversorgung abhängt. Vorarbeiten zeigen in vivo, dass die Implantation von humanen mesenchymalen Stammzellen aus Knochenmark (MSCs) die Ausbildung von Gefäßnetzen durch ko-implantierte ausdifferenzierter Endothelzellen verstärkt. Angenommen wird hier, dass MSCs als perivaskuläre Zellen die Gefäßwände der aus Endothelzellen neuentstehenden Gefäße stabilisieren. In dieser Studie wurden die Mechanismen einer durch endotheliale Progenitorzellen (EPCs)-induzierten Differenzierung von MSCs in Richtung eines perizytären Phänotyps in vitro untersucht.

Material und Methoden: Um das Potential von EPCs einen perizytären/glattmuskulären Phänotyp in MSCs zu induzieren zu beurteilen wurden EPCs aus peripherem Blut (pbEPCs) und aus Nabelschnurblut (cbEPC) mit humanen MSCs ko-kultiviert. Positivkontrolle war eine Ko-Kultur von ausdifferenzierten Endothelzellen (HUVECs) und MSCs. Die perizytäre Phänotyp der MSCs wurde durch Expressionsquantifizierung perizytärer Marker wie αSMA/ calponin mittels Western Blot, rt-PCR und immunhistologischer Färbungen beurteilt. Die Bedeutung direkter heterotypischer Zell-Zell Kontakte wurde durch Ko-Kulturen in Transwell-Assay Systemen untersucht. Zur Funktionsanalyse der Zell-Zell Kommunikation über gap junctions kam 18α-Glycyrrhetinic Säure (18α-GA) ein spezifischer gap junction Inhibitor zum Einsatz. Die Signalvermittlung i. R. d. Differenzierung über den MAP-Kinase Signalweg wurde unter Verwendung des MEK-1 Inhibitors PD98059 getestet. Die funktionelle Untersuchung der perizytär-differenzierten MSCs erfolgte in einem modifizierten Matrigel Assay.

Ergebnisse: Sowohl die Ko-Kultivierung mit EPCs (pbEPCs und cbEPCs) wie HUVECs steigerten die Expression perizytärer Marker in MSCs zeitabhängig. Weiterhin konnte eine starke Abhängigkeit von direkten heterotypischen Zell-Zell Kontakten gezeigt werden, die nicht durch die Kommunikation über gap junctions vermittelt war. Die Inhibition des MAP-Kinase Signalwegs führte zu einer ca. 80-prozentigen Reduktion der Marker-Gen Expression. Auf funktioneller Ebene zeigten perizytär-differenzierte MSCs eine gesteigerte Fähigkeit sich an Endothelzellschläuche in vitro anzulagern (p).

Zusammengefasst wird gezeigt, dass EPCs MSCs über direkte heterotype Zellkontakte und die Beeinflussung des MAP-Kinase Signalwegs in einen perizytär/glattmuskulären Phänotyp differenzieren.

Schlussfolgerung: Die Vaskularisation ist fundamental beim Tissue Engineering großvolumiger Gewebekonstrukte. Diese kann in artifiziellen Geweben durch zelltherapeutische Ansätze unter Verwendung von ausdifferenzierten Endothelzellen verbessert werden, wobei diese fähig sind in vivo ein funktionelles Blutgefäßsystem auszubilden. Der Effekt wird durch Ko-Implantation von MSCs verstärkt. Die Verwendung von ausdifferenzierten autologen Zellen schafft das Problem von Hebedefekten was einen klinischen Einsatz limitiert. Die Verwendung von autologen Progenitorzellen könnte dies minimieren und stellt hierdurch einen möglichen Schritt in Richtung klinischer Anwendbarkeit dar. Diesbezüglich ist das Verständnis des vaskulogenen Potentials von EPCs/MSCs und der Mechanismen einer EPC induzierten MSC-Differenzierung ein potentiell wichtiger Schritt.