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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 mechanischer Stimulation auf die Expression von Osteoklasten regulierenden Genen in Osteoblasten

Meeting Abstract

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  • L. Kreja - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • A. Liedert - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • L. Claes - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • A. Ignatius - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, 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. DocEF11-248

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou017.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Kreja et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Das Remodeling des Knochens wird durch Hormone, Wachstumsfaktoren und Zytokine gesteuert. Daneben spielt auch mechanische Belastung eine wichtige Rolle. Über die Interaktion der beteiligten Zellen, der Osteoblasten (OB) und Osteoklasten (OC) beim mechanisch induzierten Remodeling ist jedoch wenig bekannt. In dieser Studie wurde der Einfluss von zyklischer Dehnung auf die Expression von vier die Osteoklastogenese modulierenden Faktoren (receptor activator of nuclear factor κB-ligand (RANKL), Osteoprotegerin (OPG), Macrophage Colony Stimulatig Factor (M-CSF) und Osteoclast Inhibitory Lectin (OCIL)) in primären humanen Osteoblasten (OB) untersucht.

Methodik: Die Zellen wurden aus Operationsmaterial bei Frakturen isoliert (11 gesunde Spender; 15-87 J. alt) und wurden kontinuierlich bzw. intermittierend zyklisch gedehnt (Amplitude 1% und 8%; Frequenz 1 Hz). Verschiedene Stimulationsprotokolle wurden untersucht: 30 min, 1h, 3h oder 5h bei kontinuierlicher Dehnung bzw. 3x30 min, 3x3h oder 3x6h bei intermittierender Stimulation an 3 aufeinander folgenden Tagen. Die mRNA Expression von RANKL, OPG, M-CSF und OCIL wurde relativ zum house-keeping Gen GAPDH quantitativ mit RT-PCR bestimmt und in Relation zur unbehandelten Kontrolle gesetzt. Die Stimulationseffekte wurden mit dem Wilcoxon-Vorzeichen-Rangsummentest überprüft (n=5-8 Vesuche; Signifikanzniveau p0,05).

Ergebnisse: Nach einer intermittierenden Dehnung von 3x3h bzw. 3x6h mit einer Amplitude von 1% wurde eine signifikante 1,5-fache bzw. 1,9-fache Erhöhung der RANKL Expression gemessen. Nach 8%-Dehnung über 3x3h wurde eine tendenzielle RANKL Hochregulation beobachtet. Die anderen Gene waren nicht beeinflusst. Kontinuierliche Stimulation induzierte keinen Effekt.

Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass mechanische Reize die RANKL Expression in vitro modulieren und dadurch die Interaktion zwischen OB und OC beeinflusst werden könnte. Im Gegensatz zu unseren Ergebnissen mit humanen OB wurde in osteoblastären Mauszellen [1] eine mechanisch induzierte Erniedrigung von RANKL beobachtet. Andere Studien bestätigen unsere Ergebnisse in vitro [2] und in vivo [3], [4]. Möglicherweise ist die Qualität des mechanischen Reizes ein wichtiger Faktor bei der Modulation der Osteoklastogenese.

Gefördert im Rahmen des DFG-Projektes CL 77/13-1


Literatur

1.
Rubin J, Murphy TC, Fan X, Goldschmidt M, Taylor WR. Activation of extracellular signal-regulated kinase is involved in mechanical strain inhibition of RANKL expression in bone stromal cells. J Bone Miner Res. 2002;17(8):1452-60.
2.
Nakao K, Goto T, Gunjigake KK, Konoo T, Kobayashi S, Yamaguchi K. Intermittent force induces high RANKL expression in human periodontal ligament cells. J Dent Res. 2007;86(7):623-8.
3.
Judex S, Zhong N, Squire ME, Ye K, Donahue LR, Hadjiargyrou M, Rubin CT. Mechanical modulation of molecular signals which regulate anabolic and catabolic activity in bone tissue. J Cell Biochem. 2005;94(5):982-94.
4.
Zhu WQ, Wang X, Wang XX, Wang ZY. Temporal and spatial expression of osteoprotegerin and receptor activator of nuclear factor -kappaB ligand during mandibular distraction in rats. J Craniomaxillofac Surg. 2007;35(2):103-11.