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Einleitung: TGF-β ist ein pleiotropes Zytokin mit einer Vielzahl unterschiedlicher Funktionen in verschiedenen Zellen und Geweben. Alle drei bekannten TGF-β Isoformen sind an der Regulation des Knochenmetabolismus beteiligt.

Co²⁺-Ionen und CoCr-Abriebpartikel, die durch Korrosion aus Metall/Metall-Gleitpaarungen beim künstlichem Hüftgelenkersatz freigesetzt werden, verursachen lokale Effekte im periprothetischen Gewebe wie die Modulation der Expression von Zytokinen und Chemokinen und können damit einen Effekt auf den Knochenstoffwechsel ausüben.

Ziel der Untersuchung war die Charakterisierung des TGF-β Expressionsmusters in Osteoblasten unter dem Einfluss von Co²⁺ Ionen und CoCr Abriebpartikeln.

Methoden: Um mögliche toxische Effekte von CoCl₂ und CoCr Abrieb zu untersuchen, wurde die metabolische Aktivität von MG63 Zellen im WST-1 Tests untersucht.

Für die Bestimmung der TGF-β Genexpression wurden MG63-Zellen in 12-well Platten eingesät und mit CoCr Partikeln (10⁵ – 10⁷ Partikel/ml) und CoCl₂ (50 – 250 µM) stimuliert. Nach Extraktion der Gesamt-RNA wurde die mRNA in cDNA umgeschrieben. Änderungen der Genexpression wurden mittels Real-Time-PCR analysiert.

Ergebnisse: Die Untersuchungen zur Zellviabilität zeigten keinen Einfluss von CoCr Partikeln auf die Viabilität von MG63-Zellen. Für CoCl₂ wurde ein Einfluss auf die Viabilität erst bei Konzentrationen >250 µM beobachtet.

MG63-Zellen exprimieren alle 3 TGF-β Isoformen, wobei die Expression von TGF-β1 am stärksten war. Für alle TGF-β Isoformen wurde eine dosisabhängige Reduktion der Expression durch Co2+ Ionen beobachtet – der stärkste Effekt wurde für das TGF-β2 beobachtet auf 16,6±4,4% (250 µM), 33,3±10,9% (100 µM), 49,5±15,7% (50 µM), 61,0±13,0% (50 µM) verglichen mit der unstimulierten Kontrolle (100%).

Die Expression von TGF-β1 wurde durch CoCl₂ weniger beeinflusst – lediglich für die höchste Konzentration (250 µM) wurde eine Reduktion auf 73,3±12,9% verglichen mit der unstimulierten Kontrolle (100%) beobachtet.

CoCr Abriebpartikel im Konzentrationsbereich von 10⁵–10⁷ hatten keinen Einfluss auf die Expression von TGF-β1, jedoch führten Partikelmengen von ≥10⁶ bei TGF-β2 und 3 zu einer Verminderung der Expression um etwa 50%.

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse unserer Arbeit zeigen, dass die drei TGF-β Isoformen in Osteoblasten-ähnlichen Zellen in unterschiedlichem Ausmaß durch CoCr Abriebpartikel und Co-Ionen reguliert werden und das Verhältnis der Isoformen zueinander verändert wird. In weiteren Arbeiten soll geprüft werden, ob unterschiedliche Regulationsmechanismen der einzelnen Isoformen zu diesem Ergebnis führen und welche Auswirkungen die Veränderung der TGF-β Expression auf die Funktion der Osteoblasten hat.