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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

Wachstumsfaktoren regulieren die Expression von Smooth Muscel Actin und die Kontraktilität humaner mesenchymaler Stammzellen in einer Kollagen-Glycosaminoglycan Matrix

Meeting Abstract (DGU 2003)

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  • corresponding author Bernd Kinner - Abteilung für Unfallchirurgie, Klinikum der Universität Regensburg, Franz-Josef-Strauss-Allee 11, 93042, Regensburg, Phone: 0941-944-6805, Fax: 0941-944-6806; Department of Orthopaedic Surgery, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston
  • J. Zaleskas - Department of Orthopaedic Surgery, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston
  • M. Nerlich - Abteilung für Unfallchirurgie, Klinikum der Universität Regensburg
  • M. Spector - Department of Orthopaedic Surgery, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston

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. Doc03dguD12-7

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2003/03dgu0352.shtml

Veröffentlicht: 11. November 2003

© 2003 Kinner et al.
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Gliederung

Text

Einleitung

Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass mesenchymale Stammzellen (hMSC) in der Lage sind ein kontraktiles Muskel-Aktin, alpha smooth muscle actin (SMA) zu exprimieren [1, 2]. Darüber hinaus kontrahieren diese Zellen ein Kollagen-Glycosaminoglycan Analog der Extrazellularmatrix [1]. Dies führt zu einer Verformung von Zell Matrix Konstrukten im Rahmen des Tissue Engineering. Ziel dieser Untersuchung war es zu prüfen, ob sich SMA Expression und Kontraktion mesenchymaler Stammzellen durch den Einsatz von Wachstumsfaktoren (TGF-β1 und PDGF-BB) kontrollieren lassen.

Material und Methode

Mesenchymale Stammzellen wurden aus dem Knochenmark von 10 Patienten, die einer Gelenkersatzoperation unterzogen wurden entsprechend etablierter Protokolle isoliert [3]. Nach Isolation der Zellen erfolgte die Amplifikation in Monolayerkultur. Die Eigenschaft der Zellen in mehrere Zelllinien zu differenzieren wurde mittels etablierter Differenzierungs-Tests untersucht [4]. Zellen der Passage 2 wurden entweder mit 1 ng/ml TGF-β1 oder 10 ng/ml PDGF-BB behandelt. Die Bestimmung des SMA-Gehaltes erfolgte mittels Western Blot Analyse. Zur Ermittlung der Zell- vermittelten Kontraktilität wurden 2x106 Zellen auf eine Kollagen-GAG-Matrix [4] aufgebracht und die Änderung der Matrixdurchmesser über 2 Wochen bestimmt. Nach Subtraktion der Werte der Zell-beladenen Matrices von den Zell-losen Kontrollen erfolgte die Normalisierung zum DNA-Gehalt.

Ergebnisse

Die isolierten hMSC waren in der Lage in verschiede Zelllinien zu differenzieren. SMA Western Blots zeigten eine signifikante Zunahme der SMA Expression durch TGF-β1 (Fisher's PLSD post-hoc test, p=0,005) und eine signifikante Reduktion durch PDGF-BB (p=0.001). Ebenso kam es zu einer signifikanten Steigerung der Zell-vermittelten Kontraktilität (p=0,001) durch TGF-β1 sowie einer Abnahme durch PDGF-BB (p=0,001). Es zeigte sich eine hohe Korrelation zwischen SMA-Expression und Zell-vermittelter Kontraktilität (R2=0,95; p=0,005). Immunhistochemische Untersuchungen betätigten die Ergebnisse der Western-Blot-Untersuchungen.

Diskussion

Durch TGF wird die SMA Expression in mesenchymalen Stammzellen hoch-reguliert, durch PDGF-BB herunter. Dasselbe gilt für die Zell-vermittelte Kontraktilität. Ein kausaler Zusammenhang zwischen SMA Expression und der Kontraktilität mesenchymaler Stammzellen liegt somit nahe. Die, aus dem Knochenmark isolierten Zellen wurden durch ihr Diffenzierungspotential zu Knochen, Knorpel und Fett als mesenchymale Stammzellen charakterisiert. Kenntnisse über die Regulierung von SMA Expression und der Zell-vermittelter Kontraktilität mesenchymaler Stammzellen sind von Bedeutung, wenn man diese Zellen im Rahmen des Tissue Engineering bzw. der Zelltherapie einsetzen möchte.

Literatur

1. Peled et al., Blood (1991) 78 : 304-9; 2. Cai et al., Tissue Eng (2001) 7 : 829-41; 3. Pittenger MF, et al., Science (1999) 284:143-7 ; 4. Yannas IV, et al., PNAS (1989) 86:933-7