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Fragestellung: Für Wundheilungs- und Regenerationsprozesse ist die lokale Rekrutierung multipotenter mesenchymaler Stromazellen (MSC) von zentraler Bedeutung. Deren Migrationsaktivität wird vor allem durch lösliche Faktoren stimuliert und setzt koordinierte Prozesse der ortsgerichteten Zelladhäsion bzw. Lösung von Matrixbindungen voraus. Wir haben deshalb den Einfluss verschiedener Komponenten der extrazellulären Matrix (ECM) auf die Adhäsion, basale Wanderungsaktivität und chemotaktische Antwort auf verschiedene Wachstumsfaktoren untersucht.

Methoden: Es wurden 2D-Migrationsstudien (Multiwell Boyden Chamber Assays) mit humanen MSC unter serumfreien Bedingungen durchgeführt. Die Transwell-Migrationsstudien erfolgten mit Polycarbonatfiltern (PC, 8μm Porendurchmesser) die teilweise mit Kollagen Typ I (CI), Kollagen Typ II (CII), Kollagen Typ VI (CVI) oder Hyaluronsäure (HA) vorbeschichtet wurden. Die gewanderten Zellen wurden nach Färbung gezählt. Neben der basalen Wanderung gegen Leermedium (LM) wurden die Effekte von rhPDGF-BB, rhIGF-I, rhBMP-2 und rhVEGF-A (jeweils 1-100 ng/ml) analysiert. Eine Checkerboard-Analyse (Aufhebung des Konzentrationsgradienten) wurde durchgeführt, um zu klären, ob eine gerichtete Zellmigration vorliegt.

Ergebnisse: Im Vergleich zu nativen PC-Filtern erhöhte eine Beschichtung mit CI, CII, CVI und HA die basale Wanderung der MSC signifikant. Dieser Effekt war für CVI am wenigsten ausgeprägt. Die Zelladhäsion der MSC war auf allen ECM-Beschichtungen um etwa 30 Minuten beschleunigt. Bei nativen PC-Filtern stimulierten alle untersuchten Wachstumsfaktoren die MSC-Migration. Die effizientesten Dosierungen waren 100 ng/ml für PDGF-BB, IGF-I und VEGF-A bzw. 10 ng/ml für BMP-2. PDGF-BB stimulierte die MSC-Migration auf allen Oberflächenvariationen am stärksten. Eine Beschichtung mit CI und CII verhinderte die stimulierenden Effekte von IGF-I, BMP-2 und VEGF-A komplett. Die Beschichtung mit CVI erhöhte den chemotaktischen Index (CI = relativer Anstieg gegenüber Basalbedingungen) von PDGF-BB reduzierte jedoch den CI von VEGF-A. Hyaluronsäurebeschichtung reduzierte den CI von VEGF-A. Die Checkerboard-Analyse bestätigte in allen Fällen einer Migrationsstimulation die gerichtete Wanderung unabhängig von der Beschichtung mit ECM-Komponenten.

Schlussfolgerungen: Unsere Ergebnisse zeigen, dass funktionell relevante Interaktionen zwischen Matrixkomponenten und Wachstumsfaktoren in Hinblick auf die Beeinflussung der Migration humaner multipotenter mesenchymaler Stromazellen existieren. Deren Berücksichtigung könnte die Effizienz zukünftiger Ansätze zur Stimulation der in situ Regeneration über Wachstumsfaktor-beladene Matrices deutlich erhöhen.