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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

Mechanische Stimulation von osteoklastenartigen Zellen in vitro

Meeting Abstract

  • B. Wildemann - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • A. Kadow-Romacker - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • G.N. Duda - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • G. Schmidmaier - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, 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. DocE18-1145

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2007/07dkou065.shtml

Veröffentlicht: 9. Oktober 2007

© 2007 Wildemann et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Neben den knochenaufbauenden Osteoblasten sind knochenabbauende Osteoklasten bei der Erhaltung und Heilung des Knochens von großer Bedeutung. Beide Zelltypen reagieren auf mechanische Einflüsse (Tang 2006, Rubin 1999). Zur Analyse osteoklastärer Zellen ist die Untersuchung der Differenzierung und Resorptionsfähigkeit unter Einfluss mechanischer Reize von Relevanz. Um dies zu ermöglichen, wurde ein mechanischer Stimulationsaufbau entwickelt, bei dem die Zellen auf Dentin kultiviert werden und über eine Dreipunktbiegung der mechanische Reiz auf die Zelle übertragen wird.

Methodik: Monozyten wurden aus Erythrozytenfiltern verschiedener Spender mittels Dichtegradientenzentrifugation (Histopaque) gewonnen und in Alpha-MEM (pH 7, + L-Glutamin, 5 ng/ml MCSF und 20 ng/ml RANKL) unter Standardkultivierungsbedingungen kultiviert. Die Dreipunktbiegung des mit Zellen beladenen Chips (1100 µstrain) erfolgte in einem speziell entwickelten Apparat. Über fünf Tage wurden die Zellen mit folgenden Parametern täglich stimuliert:

1 min 0,1 Hz; 1 min 0,3 Hz; 3 min 0,1 Hz; 3 min 0,3 Hz; 5 min 0,1 Hz und eine unstimulierte Gruppe als Kontrolle.

Die Versuche wurden in 3 Wiederholungen á 3 Wells durchgeführt. Neben einer Zellzahlbestimmung (Alamar Blue- Test) wurde der Einfluss mechanischer Stimulation auf die Zellen anhand der Fusion der Monozyten zu mehrkernigen TRAP-positiven Zellen und die Resorptionsleistung sowie TRAP- Aktivität fusionierter Zellen beurteilt.

Statistik: ANOVA-Bonferroni Test.

Ergebnisse: Im Fusionsassay wurden keine Veränderungen in der Zellzahl und der Anzahl TRAP-positiver Zellen im Vergleich zur Kontrolle durch die mechanische Stimulation beobachtet. Vergleicht man jedoch die Stimulationen untereinander, so war die Fusion bei 1 Minute 0,3 Hz und 5 min 0,1 Hz Stimulation signifikant reduziert gegenüber 3 min und 0,1 bzw. 0,3 Hz. Der Resorptionsassay (mechanische Stimulation erfolgte an fusionierten Zellen) zeigte eine signifikante Reduktion der biochemisch bestimmten TRAP-Aktivität bei den Gruppen mit 1 min 0,3 Hz, wie auch 3 min und 5 min 0,1 Hz gegenüber der Kontrolle. Im Vergleich der mechanisch stimulierten Gruppen untereinander zeigte die Stimulation mit 1 min 0,1 Hz eine signifikante Erhöhung der Resorptionsaktivität, gemessen anhand der Lakunen und des Kollagenabbaus (CrossLap).

Diskussion: Sowohl bei der Fusion als auch bei der Resorption waren deutliche Effekte der verschiedenen Versuchsparameter (Zyklenzahl, Dauer) auf die Zellen zu messen. Die schwächste Stimulation erhöhte die Resorptionsaktivität der Osteoklasten, wohingegen die stärkste Stimulation einen hemmenden Einfluss auf die Fusion zeigte. Um weitere Informationen zum Einfluss mechanischer Reize auf knochenrelevante Zellen zu erhalten, muss die Interaktion von Osteoblasten und Osteoklasten berücksichtigt werden und diese Untersuchung wird erstmalig durch den neuen Testaufbau ermöglicht.