gms | German Medical Science

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Einfluss unterschiedlicher elektrogesponnener Nanofasern auf die Genexpression von Wachstumsfaktoren bei der osteogenen Stammzelldifferenzierung am Beispiel von BMP-2 und VEGF

Meeting Abstract

  • M. Schofer - Universitätsklinik Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • C. Wack - Universitätsklinik Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • U. Boudriot - Universitätsklinik Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • M. Rudisile - Philipps-Universität, Fachbereich Chemie, Marburg, Germany
  • R. Dersch - Philipps-Universität, Fachbereich Chemie, Marburg, Germany
  • J.H. Wendorff - Philipps-Universität, Fachbereich Chemie, Marburg, Germany
  • J. Paletta - Universitätsklinik Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • S. Fuchs-Winkelmann - Universitätsklinik Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocEF11-1006

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou013.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Schofer et al.
Dieser Artikel ist ein Open Access-Artikel und steht unter den Creative Commons Lizenzbedingungen (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.de). Er darf vervielf&aauml;ltigt, verbreitet und &oauml;ffentlich zug&aauml;nglich gemacht werden, vorausgesetzt dass Autor und Quelle genannt werden.


Gliederung

Text

Fragestellung: Der Einsatz des Tissue Engineering gewinnt bei der Behandlung von Knochendefekten zunehmend an Bedeutung. Frühere, eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass elektrogesponnene Nanofasern eine mögliche bioaktive Matrix darstellen, auf welcher Stammzellen zu Osteoblasten differenziert werden können. In wieweit dabei die differenzierungsabhängige Expression von Wachstumsfaktoren beeinflusst wird, ist hingegen unklar. In der Studie wurden elektrogesponnene Polymer- und Kollagennanofasern hinsichtlich ihres Einflusses auf die Expression von Wachstumsfaktoren bei der Stammzelldifferenzierung untersucht. Diese soll Aufschluss darüber geben, zu welchem Zeitpunkt eine Supplementierung von Wachstumsfaktoren sinnvoll ist.

Methodik: Humane mesenchymale Stammzellen (hMSC) wurden auf zweidimensionalen elektrogesponnenen Nanofasern auf Kollagen I bzw. Poly-L-lactid Basis unter osteogen differenzierten und undifferenzierten Bedingungen über einen Zeitraum von 22 Tagen kultiviert. Um hierbei den Einfluss von BMP-2 auf die Expression von VEGF beurteilen zu können, wurde ein Teil der Fasern mit BMP-2 dotiert. Die Analyse der Genexpression von VEGF und BMP-2 erfolgte zeitabhängig mittels real time PCR und Gelelektrophorese. Das Fortschreiten der osteoblastären Differenzierung wurde durch den Nachweis der Genexpression von alkalischer Phosphatase und durch den Nachweis von OPG gezeigt.

Ergebnisse: Die Untersuchungen der osteoblastären Marker zeigen, dass die eingesetzten hMSC zu Osteoblasten differenzieren. Dabei kommt es mit zunehmender Differenzierung zu einer erhöhten Expression von VEGF, wobei die Splice-Variante VEGF 121 vorherrschend ist. Die Kultivierung auf PLA-Fasern hat dabei, sowohl unter osteogen differenzierten und undifferenzierten Bedingungen, einen inhibierenden Effekt auf die VEGF Expression. Dieser Effekt kann (besonders in der späteren Differenzierungsphase) durch die Dotierung der Fasern mittels BMP zum Teil kompensiert werden. Die Kultivierung auf Kollagenfasern hingegen führt unter undiffernzierten Bedingungen zu einer Verzehnfachung der VEGF Expression, besitzt aber keinen Einfluss auf das Splice-Varianten Muster. In Bezug auf das BMP-2 zeigten sich ähnliche Ergebnisse. Auch hier wurde die Expression bei der Kultivierung auf PLA-Nanofasern deutlich verringert, während sie auf Kollagenfasern, besonders unter undifferenzierten Bedingungen, erhöht ist.

Schlussfolgerung: Bei der hormoninduzierten osteogenen Differenzierung kommt es zu einer Induktion der Wachstumsfaktoren BMP-2 und VEGF. Während PLA-Nanofasern zu einer Reduktion der Genexpression beider Gene führen, besitzen Kollagenfasern, besonders unter Wachstumsbedingungen, einen induktiven Effekt. In Zusammenschau mit früheren Studien zeigen die Ergebnisse, dass Kollagenfasern neben einem osteogenen Potential, möglicherweise auch ein angiogenes Potential besitzen.