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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

24. - 27.10.2007, Berlin

Parakriner Einfluss von OA-Knorpel auf die chondrogene Differenzierung von humanen RS-Zellen

Meeting Abstract

  • F. Zirngibl - Klinik & Poliklinik f. Orthopädie d. Universität Regensburg, Experimentelle Orthopädie, Bad Abbach, Germany
  • B. Fütterer - Klinik & Poliklinik f. Orthopädie d. Universität Regensburg, Experimentelle Orthopädie, Bad Abbach, Germany
  • N. Ahmed - Klinik & Poliklinik f. Orthopädie d. Universität Regensburg, Experimentelle Orthopädie, Bad Abbach, Germany
  • S. Anders - Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Asklepios Klinikum Bad Abbach, Bad Abbach, Germany
  • J. Grifka - Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Asklepios Klinikum Bad Abbach, Bad Abbach, Germany
  • S. Grässel - Klinik & Poliklinik f. Orthopädie d. Universität Regensburg, Experimentelle Orthopädie, Bad Abbach, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 24.-27.10.2007. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2007. DocE16-474

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2007/07dkou051.shtml

Veröffentlicht: 9. Oktober 2007

© 2007 Zirngibl et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Humane RS (rapid self-renewing) – Zellen stellen eine spezielle Subpopulation von adulten mesenchymalen Stammzellen mit chondrogenem, adipogenem und osteogenem Differenzierungspotential dar [1]. Es ist bekannt, dass differenzierte Chondrozyten zahlreiche parakrin wirksame Faktoren sezernieren. Wir gehen von der Hypothese aus, dass diese Moleküle das Differenzierungsverhalten der multipotenten mesenchymalen Stammzellen beeinflussen werden. Hierfür werden die RS-Zellen in Micromasskulturen in Gegenwart von konditioniertem Medium, gewonnen von humanen OA-Knorpelexplantaten, kultiviert. Als Readout wird die Expression von typischen Markergenen, sowie deren Produkte auf Proteinebene, analysiert.

Methodik: RS-Zellen wurden als Micromasspellets für 21 Tage in serumfreiem, chondrogenem Medium, das Tgfβ-3 enthält, kultiviert. Zur Detektierung des Einflusses parakriner Faktoren wurde zu dem chondrogenem Medium die gleiche Menge an konditioniertem Medium, welches zuvor für 3 Tage mit den Knorpelexplantaten inkubiert wurde, zugegeben. Der verwendete Knorpel entstammt aus dem Kniegelenk von OA-Patienten, die eine Knieendoprothese erhielten. Als Kontrolle wurden RS-Zellen als Micromasspellets für 21 Tage in chondrogenem Medium in Gegenwart von Tgfβ-3 in Monokulturen differenziert. Mittels quantitativer RT-PCR, Gelatine- und Casein- Zymographie und Kollagen-präzipitationen wurde unter anderem die Produktion von Zytokinen wie Tgfβ-1, Chondrozyten-Differenzierungsmarkern (Aggrecan, Collagen II), Proteinasen (MMPs) und Transkriptionsfaktoren (Sox9, Cbfa1) zu verschiedenen Zeitpunkten in RS-Zellen und Kulturüberstand analysiert.

Ergebnisse: Wir konnten einen Anstieg der Collagen II- und COMP- Genexpression demonstrieren, sowie einen Unterschied für Collagen II zwischen konditionierter Kultur und Kontrolle, sowohl bei der Genexpression, als auch auf Proteinebene zeigen. Collagen X war in den Kulturmedien nicht nachweisbar. Die histologischen Färbungen mit Alzianblau zeigen eine Zunahme des Proteoglykangehalts ab dem 14. Kulturtag. Gelatine- und Casein- Zymogramme zeigten eine Abnahme der MMP13-Aktivität von Tag 0 bis Tag 21 der Zellkultur. Die Unterschiede zwischen Kontroll- und konditionierter Kultur variierten zwischen den einzelnen Patienten.

Schlussfolgerungen: Die bisherigen Resultate zeigen, dass Knorpelexplantate Faktoren sezernieren, die die Expression von Differenzierungsmarkern in RS-Zellen beeinflussen. Für die Zukunft ist dieses Kultursystem dazu geeignet, die parakrinen Faktoren, die von reifen Chondrozyten sezerniert werden und die chondrogene Differenzierung von multipotenten adulten Stammzellen beeinflussen, zu identifizieren und ihren Einfluss im Detail zu untersuchen.


Literatur

1.
Colter,D.C., Sekiya,I., & Prockop,D.J. Identification of a subpopulation of rapidly self-renewing and multipotential adult stem cells in colonies of human marrow stromal cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 98, 7841-7845 (2001).