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Fragestellung: Das Cartilage Acidic Protein 1 (CRTAC1) ist ein neuer Marker, dessen mRNA Expression die Unterscheidung humaner kultivierter Chondrozyten von Osteoblasten und mesenchymalen Stammzellen erlaubt. Durch Sequenzanalysen wurden folgende Proteindomänen vorhergesagt: Ein Signal-Peptid für Sekretion, vier FG-GAP Domänen, ein RGD Motiv für Integrin-Bindung, eine EGF-ähnliche Kalzium-bindende Domäne. Das Ziel dieser Studie war es, die Expression und Lokalisation des CRTAC1 Proteins eingehend zu charakterisieren und unsere Hypothese zu testen, dass CRTAC1 ein bisher unbekanntes Molekül der extrazellulären Knorpelmatrix darstellt.

Methoden: Zur Gewinnung polyklonaler CRTAC1 Antiseren wurden zwei unterschiedliche Peptid-Epitope ausgewählt und hiermit jeweils zwei Kaninchen immunisiert. Die Antiseren wurden für Western Blot Analysen und für immunhistologische Untersuchungen an Knorpel-Knochen-Gewebe verwendet. Humane Chondrozyten wurden enzymatisch aus Knorpel isoliert, im Monolayer kultiviert und Zelllysate sowie konditionierte Überstände und auf das Vorhandensein von CRTAC1 analysiert. Funktionelle Zelladhäsionsexperimente wurden mit einem Multiplen Substrat Array (MSA™) ermittelt, der entweder verschiedene Matrix-Moleküle oder unterschiedliche Konzentrationen Typ II Kollagens enthielt. Die Experimente wurden mit der Zelllinie SaOS durchgeführt, die genetisch verändert wurde, so dass sie permanent CRTAC1 produzierte. Die Zahl adhärenter Zellen wurde im Vergleich zu nicht CRTAC1 exprimierenden SaOS Zellen ermittelt. Zusätzlich wurde der Einfluss von CRTAC1-haltigen Medienüberständen im Vergleich zu CRTAC1-freien Überständen analysiert.

Ergebnisse: Im Western-Blot zeigten sich CRTAC1 reaktive Banden in den Medienüberständen kultivierter Chondrozyten, was eine effektive Sezernierung des Moleküls belegt. CRTAC1 Antiseren färbten zudem die extrazelluläre Matrix in tiefen Knorpelschichten einschließlich des Bereichs kalzifizierten Knorpels. Interessanterweise ist diese Lokalisation übereinstimmend mit der Vorhersage, dass einige Konsensus-Motive des Moleküls (FG-GAP Domäne 3 und 4, EGF-ähnliche Domäne) kalziumbindend sind. Auch die saure Eigenschaft des Moleküls prädisponiert es für divalente Kationenbindung. Eine funktionelle Prüfung auf dem Multiplen Substrat Array zeigte, dass CRTAC1 die Zelladhäsion rekombinanter Zellen auf verschiedenen Matrixkomponenten unterstützt. Seine Kapazität die Zell-Matrix-Interaktion mit Kollagen Typ II, der prominentesten Komponente der extrazellulären Knorpelmatrix, zu unterstützen, war signifikant für 12,6 bis 270 µg/ml gespotteten Substrats. Zudem verstärkten CRTAC1-haltige Medienüberstände die Adhäsion humaner Zellen an extrazelluläre Matrixmoleküle wie Fibronektin, Vitronektin und Kollagen Typ VI.

Schlussfolgerung: Humanes CRTAC1 repräsentiert ein von Chondrozyten sezerniertes neues extrazelluläres Matrixmolekül der tiefen Schicht von artikulärem Knorpel, das Zell-Matrix-Interaktionen erleichtern kann.