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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

Phänotypisierung porciner Anulus fibrosus und Nucleus pulposus Zellen: eine vergleichende Analyse mittels Fluorescence-activated cell sorting (FACS) und quantitativer Gen-Expressionsbestimmung

Meeting Abstract

  • G. Omlor - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Orthopädie I, Heidelberg, Germany
  • H. Bertram - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • J. Regner - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • C. Carstens - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Orthopädie I, Heidelberg, Germany
  • W. Richter - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • T. Guehring - Universität Heidelberg, BG Unfallklinik Ludwigshafen, Ludwigshafen, 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. DocPO11-1623

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou632.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Omlor et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Veränderungen der zellulären Zusammensetzung von Nucleus pulposus (NP) und Anulus fibrosus (AF) und deren zellbiologische Auswirkungen sind bislang nur unzureichend erforscht. Der menschliche AF weist kleine mesenchymale Zellen auf, die im äußeren AF eher fibroblastenartig, im inneren AF eher chondrozytenartig sind, während im NP eine Mischpopulation aus kleinen chondrozytenartigen Zellen und großen notochordalen Zellen (NC) vorliegt. Menschen scheinen NC jedoch bereits in der ersten Lebensdekade weitestgehend zu verlieren, wohingegen NC in anderen Spezies wie z.B. Schweinen zeitlebens nachweisbar sind. Der Verlust NC begünstigt beim Menschen Bandscheibendegeneration. Hierbei scheint der protektive Effekt NC darin zu liegen, dass sie die Bildung extrazellulärer Matrix fördern. Es bleibt unklar, ob dies durch die Beeinflussung chondrozytenartiger Zellen durch anabole Faktoren bedingt ist, oder ob NC selbst mehr Matrix bzw. hochwertigere Matrix bilden. Ziel der Studie war deshalb, den bislang unbekannten Phänotyp NC gegenüber chondrozytenartigen Zellen zu definieren, um deren Interaktionen besser verstehen zu können.

Methodik: Da menschliches Gewebe (insbesondere von jüngeren Individuen) für molekularbiologische Untersuchungen nicht ausreichend zur Verfügung steht, verwendeten wir Bandscheiben aus Schweineschwänzen (6 Monate alt) und isolierten chondrozytenartige AF-Zellen und NC des NP. Wir verglichen die Zellen mittels:

A) realtime RT PCR (9 getrennte Ansätze aus jeweils n=6 gepoolten Schweineschwänzen) für Matrixgene (Kollagen 1 und 2 (KOL1, 2), Aggrecan, Decorin) sowie für Faktoren die den Matrixauf- und -abbau modulieren (Bone-Morphogenetic-Protein-2 (BMP2), Matrix-Metalloproteinase 2 und 3 (MMP2, 3), Tissue-Inhibitor of MMP 1, 2 und 3 (TIMP1, 2, 3));

B) FACS (gepoolte Zellen aus n=6 Schweineschwänzen) zur Bestimmung der Proteinexpression von Interleukinen (IL 2, 4, 6, 8, 12), Integrinen (beta 1, alpha 4 und 6) und Rezeptoren (CD 44, 45, 62).

Ergebnisse: AF-Zellen zeigten eine höhere Matrix-Genexpression als NC des NP (AF/NP: 19fach KOL1; 2,5fach KOL2; 2,6fach Decorin; alle p0,05); die Aggrecan-Expression war nicht signifikant unterschiedlich. AF-Zellen zeigten des Weiteren eine höhere Expression matrixregulierender Faktoren (AF/NP: 2,3fach MMP2; 19fach MMP3; 2,9fach BMP2; 1,5fach TIMP1; 1,6fach TIMP3); die TIMP2-Expression war nicht signifikant unterschiedlich. Im FACS konnten sowohl bei AF-Zellen als auch bei NP-Zellen Il 2, Il 12 und CD 44 in gleichen Anteilen nachgewiesen werden. Integrin alpha 6 und CD 62 zeigten im NP eine stärkere Expression. Il 6 wurde nur von NP Zellen und Integrin alpha 4 nur von AF Zellen exprimiert.

Schlussfolgerung: NC besitzen einen besonderen Phänotyp, der im Vergleich zu chondrozytenartigen Zellen des AF ein unterschiedliches Oberflächenproteinmuster exprimiert und auf Genexpressionsebene durch eine Verminderung zentraler Matrixkomponenten und Faktoren charakterisiert ist.