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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

Kollagen Typ I und Hyaluronsäure beeinflussen die basale und Wachstumsfaktor-induzierte Migration multipotenter mesenchymaler Stromazellen

Meeting Abstract

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  • R. Brenner - Orthopädische Universitätsklinik Ulm, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • H.-J. Habisch - Universitätsklinikum Ulm, Klinik für Neurologie, Ulm, Germany
  • T. Mattes - Orthopädische Universitätsklinik Ulm, Ulm, Germany
  • J. Fiedler - Orthopädische Universitätsklinik Ulm, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, 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. DocEF12-1280

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou020.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Brenner et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die Migration multipotenter mesenchymaler Stromazellen (MSCs) ist für Wundheilungs- und Regenerationsprozesse von zentraler Bedeutung. Sie wird vor allem durch lösliche Faktoren stimuliert und findet in vivo in Interaktion mit der extrazellulären Matrix statt. Eine Zellmigration setzt koordinierte Prozesse der Adhäsion, Matrixdegradation, ortsgerichteter Lösung von Matrixbindungen sowie Kontraktion des Aktin-Zytoskeletts voraus. Wir haben deshalb die Einflüsse für das Skelettsystem relevanter Wachstumsfaktoren auf die Migration humaner MSCs in Abhängigkeit einer Interaktion mit Kollagen Typ I und Hyaluronsäure untersucht.

Methodik: Humane MSCs des Knochenmarks wurden über Dichtegradientenzentrifugation und Plastikadhärenz isoliert sowie bezüglich ihrer Oberflächenmarker und des osteo-, chondro- sowie adipogenen Differenzierungspotentials charakterisiert. Mit den MSCs wurden Transwell-Boyden-Chamber Assays durchgeführt, wobei die Polycarbonatfilter (8µm Porendurchmesser) teilweise mit 25µg/ml Kollagen Typ I bzw. 25µg/ml Hyaluronsäure vorbeschichtet wurden. Die gewanderten Zellen wurden nach einer Giemsa-Färbung gezählt. Neben der basalen Wanderung gegen Leermedium (LM) wurden die Effekte von PDGF-BB, IGF-I, BMP-2 und VEGF-A (in Konzentrationen von 10/100 ng/ml) analysiert. Eine Checkerboard-Analyse (Aufhebung des Konzentrationsgradienten) wurde durchgeführt, um zu klären, ob eine gerichtete Zellmigration vorliegt.

Ergebnisse: Ohne Beschichtung zeigten sich bekannte konzentrationsabhängige Effekte der untersuchten Wachstumsfaktoren. Neu für MSCs war dass - wie bei osteoblastären Zellen - BMP-2 nur in der niedrigeren Konzentration von 10 ng/ml die Migration stimulierte. Die Checkerboard-Analyse bestätigte in allen Fällen die Stimulation gerichteter Wanderung. Bei Beschichtung der Filter mit Kollagen Typ I wie auch mit Hyaluronsäure zeigten sich deutliche Steigerungen der basalen Wanderung (3- bzw. 2,6-fach). Für PDGF-BB (100 ng/ml) ergab sich in beiden Fällen die stärkste zusätzliche Stimulation auf das 5-8-fache des LM bei gleicher Beschichtung. Für die anderen Wachstumsfaktoren ließ sich hingegen eine deutliche Abhängigkeit ihrer Wirkung von der Beschichtung nachweisen: IGF-I (100 ng/ml) zeigte bei Kollagen Typ I keinen relevanten Effekt, während bei Hyaluronsäure eine etwa 3-fache Stimulation im Vergleich zum LM erhalten blieb. Für BMP-2 (10 ng/ml) und VEGF-A (100 ng/ml) war die Stimulation auf Hyaluronsäure leicht reduziert, während sich auf Kollagen Typ I eine massive Hemmung sogar unter den Wert des LM bei gleicher Beschichtung ergab (50 / 30% des LM).

Schlussfolgerungen: Unsere Ergebnisse zeigen, dass es relevante Interaktionen zwischen Matrixkomponenten und Wachstumsfaktoren in Hinblick auf die Beeinflussung der Migration von multipotenten mesenchymalen Stromazellen gibt. Diese sollten bei Ansätzen zur Stimulation der in situ Regeneration über Wachstumsfaktoren und Matrices berücksichtigt werden.