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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

Mechanische Regulation der Expression von HB-GAM (Heparin-Binding Growth-Associated Molecule) in humanen osteoblastären Zellen.

Meeting Abstract (DGU 2003)

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  • corresponding author Astrid Liedert - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Helmholtzstr.14, 89081, Ulm, Phone: 0731-500-33629, Fax: 0731-500-23498
  • P. Augat - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Helmholtzstr.14, 89081, Ulm, Phone: 0731-500-33629, Fax: 0731-500-23498
  • A. Ignatius - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Helmholtzstr.14, 89081, Ulm, Phone: 0731-500-33629, Fax: 0731-500-23498
  • L. Claes - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Helmholtzstr.14, 89081, Ulm, Phone: 0731-500-33629, Fax: 0731-500-23498

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. Doc03dguD3-11

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2003/03dgu0249.shtml

Veröffentlicht: 11. November 2003

© 2003 Liedert et al.
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Gliederung

Text

Frage

Mechanische Belastung führt in Knochenzellen u.a. zu einer veränderten Synthese von z.B. Wachstumsfaktoren, die Knochenwachstum und -umbau beeinflussen. Die molekularen Mechanismen der Mechanorezeption durch Knochenzellen und der sich anschließenden zellulären Signalwege sind noch weitgehend unbekannt. In dieser Studie sollten am Beispiel der mechanisch induzierten Expressionserniedrigung von HB-GAM, einem an der Regulation der Knochenbildung beteiligten Wachstumsfaktor, in osteoblastären Zellen die Mechanismen der Mechanorezeption und die sich anschließenden Signalwege untersucht werden, die zu einer veränderten Expression von Genen durch mechanische Belastung führen.

Methodik

Monolayer-Kulturen der Zelllinie SaOs-2 in Silikonschalen wurden zyklisch, uniaxial durch Vier-Punkt-Biegung gedehnt. Die Dehnung erfolgte im physiologischen Bereich (0,1 %) mit einer Frequenz von 1 Hz für 30 min. Die Expression von HB-GAM wurde durch semiquantitative RT-PCR über die integrierten optischen Dichten der Banden der Amplifikationsprodukte nach Agarosegelelektrophorese bestimmt und auf die Expression von GAPDH normiert. Zur Untersuchung der Beteiligung von Signaltransduktionswegen wurden spezifische Inhibitoren zu den Stimulationsansätzen und zu den nicht stimulierten Kontrollen zugefügt. Dabei wurden folgende Inhibitoren verwendet: RGD-Peptide zur Hemmung RGD-abhängiger Integrin-vermittelter Zell-Matrix-Bindungen, Cytochalasin D zur Hemmung des Cytoskeletts, Gadolinium-III-Chlorid und Nifdipine zur Blockierung von Ca2+-Ionenkanälen des mechano- und des Spannungs-sensitiven Typs und 18-alpha-Glycyrrhetinsäure zur Hemmung der Zell-Zell-Kommunikation über "gap-junctions". Statistik: Student-t-Test.

Ergebnis

Mechanische Stimulation führte zu einer Expressionserniedrigung von HB-GAM um 32±8 % (p < 0.001) unmittelbar nach Beendigung der Stimulation. Bei den Inhibitionsexperimenten führten alle oben aufgeführten Inhibitoren zu keinem signifikanten Unterschied zwischen der HB-GAM-Expression der Inhibitor-enthaltenden stimulierten Probe und der Inhibitor-enthaltenden nicht-stimulierten Kontrolle. Interessanterweise führte das Peptid GRGDSP auch ohne mechanische Stimulation bereits zu einer Erniedrigung der HB-GAM-Expression um 21±12 % (p < 0.05).

Schlussfolgerung

Es konnte gezeigt werden, dass mechanische Stimulation osteoblastärer Zellen zu einer raschen Erniedrigung der Expression von HB-GAM führt. Aus den Inhibitorexperimenten folgt, dass für den expressionserniedrigenden Effekt der mechanischen Stimulation Integrin-vermittelte Zell-Matrix-Wechselwirkungen, die Integrität des Aktin-Cytoskeletts, Ca2+-Ionenkanäle vom mechano- und vom Spannungs-sensitiven Typ sowie eine ungestörte Zell-Zell-Kommunikation über "gap-junctions" erforderlich sind. Die Expressionserniedrigung durch Inhibitoren der Zell-Matrix-Wechselwirkung ohne mechanische Stimulation deutet darauf hin, daß diese Wechselwirkungen auch an der Regulation der HB-GAM-Expression im Ruhezustand beteiligt sind.