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67. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
89. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
44. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie

11. bis 16.11.2003, Messe/ICC Berlin

Einfluss von zyklischer mechanischer Dehnung und Dexamethason auf die osteogene Differenzierung von humanen stromalen Knochenmarkzellen

Meeting Abstract (DGU 2003)

  • corresponding author Michael Jagodzinski - Unfallchirurgische Klinik, MH-Hannover, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625, Hannover, Phone: +49 511 5322050, Fax: +49 511 5325877
  • M. Drescher - Labor für Histologie und Zellbiologie der Unfallchirurgieschen Klinik, MH-Hannover
  • J. Zeichen - Labor für Histologie und Zellbiologie der Unfallchirurgieschen Klinik, MH-Hannover
  • S. Hankemeier - Labor für Histologie und Zellbiologie der Unfallchirurgieschen Klinik, MH-Hannover
  • I. Albers - Labor für Histologie und Zellbiologie der Unfallchirurgieschen Klinik, MH-Hannover
  • C. Pütz - Labor für Histologie und Zellbiologie der Unfallchirurgieschen Klinik, MH-Hannover
  • C. Krettek - Labor für Histologie und Zellbiologie der Unfallchirurgieschen Klinik, MH-Hannover
  • M. van Griensven - Labor für Histologie und Zellbiologie der Unfallchirurgieschen Klinik, MH-Hannover
  • U. Bosch - Zentrum für Orthopädische Chirurgie und Sporttraumatologie des INI Hannover

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 67. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 89. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 44. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 11.-16.11.2003. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2003. Doc03dguD3-6

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2003/03dgu0244.shtml

Veröffentlicht: 11. November 2003

© 2003 Jagodzinski et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

Dexamethason ist ein etablierter osteogener Differenzierungsfaktor für humane stromale Zellen aus dem Knochenmark (hBMSC), die Wirkung von zyklischem Dehnungsstress hingegen unzureichend erforscht. Ziel dieser Untersuchung war die vergleichende Untersuchung von Dexamethason und zyklischer mechanischer Dehnung als potentiellen osteogenen Differenzierungsfaktoren auf hBMSC.

Methoden

hBMSC von 6 Spendern wurden aus dem Beckenkamm von 32.5+-6.2 Jahre alten Patienten entnommen. Die Zellen wurden aufgearbeitet und in vitro in einem Standard Medium kultiviert und nach Erreichen von Konfluenz passagiert. Nach der 2.-3. Passage, wurden 2.5 * 10^5 Zellen auf flexible Silikonschalen ausgesät. Die Schalen wurden in 6 Gruppen unterteilt: In Gruppe 1-3 wurde 125 µl/ 500 ml Dexamethason dem Standardmedium zugefügt (D+). Gruppen 4-6 wurden ohne Dexamethason kultiviert (D-). 4 Gruppen wurden je 3 Wiederholungen von 2 Stunden zyklischer mechanischer Dehnung ausgesetzt. Die Gruppen 1 und 4 wurden 2% Dehung (D+2; D-2) und die Gruppen 2 und 5 8% Dehnung (D+8; D-8) bei einer Frequenz von 1 Hz ausgesetzt. Die Ruhephase dauerte 21 Stunden. Gruppe 3 und 6 wurden ohne mechanische Dehnung als Kontrollgruppen kultiviert (D+0; D-0). Stimulierte und nicht stimulierten Zellkulturen wurden am 1. und 4. Tag nach der Stimulation (d4, d7) von den Schalen abgelöst, homogenisiert, und der Proteingehalt nach Lowry, sowie die Aktivität der alkalischen Phosphatase (AP) bestimmt. Osteocalcin (OC) wurde mittels enzyme linked immuno-sorbent assay (ELISA) analysiert. Der Gehalt an mRNA von Kollagen 1 und 3 wurde mittels RT-PCR bestimmt.

Ergebnisse

Der Vergleich der relativen Aktivität der AP zeigte nach 7 Tagen signifikant mehr AP Sekretion bei den Zellen, die 8% Dehnung ausgesetzt waren. Die Werte für 2% und die Kontrollen waren nicht signifikant erhöht (D+8: 0.49+/-0.17; D-8: 0.54+/-0.17; D+2: 0.42+/-0.09; D-2: 0.35+/-0.13; D+0: 0.40+/-0.09; D-0: 0.36+/-0.09 U/l/µg Protein; p<0.05). Die RT-PCR zeigte nur in der 8% mit Dexamethason kultivierten Gruppe einen signifikanten Anstieg des Kollagen 1 (bezogen auf GAPDH: D+8: 1,16+/-,54; D-8: 1,13+/-0.76; D+2: 0,61+/-0,12; D-2: 0,60+/-0,21; D+0: 0,52+/-0,38; D-0: 0,66+/-0,18) und Kollagen 3 (D+8: 0,92+/-,13; D-8: 0,94+/-0.10; D+2: 0,64+/-0,06; D-2: 0,58+/-0,33; D+0: 0,46+/-0,43; D-0: 0,68+/-0,30) mRNA Gehalts der Proben. Die Multivariate Analyse der Effekte zeigte einen 10 fach stärkeren Effekt der zyklischen Dehnung im Vergleich zu Dexamethason (F=3,02;p<0,01 bzw. F=0,30). In der ELISA Untersuchung konnte kein OC im untersuchten Zeitintervall nachgewiesen werden.

Schlussfolgerungen

8% zyklische Dehnung in Silikonschalen steigerte signifikant die AP-Expression im Vergleich zu 2% Dehnung und den Kontrollen. Zyklische Dehnung steigert die osteogene Differenzierung der BMSC in vitro im Vergleich zu Dexamethason signifikant stärker.