gms | German Medical Science

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Osteoklasten stimulieren die Chemotaxis und osteogene Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen

Meeting Abstract

  • L. Kreja - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskeletale Forschung, Ulm, Germany
  • R. Brenner - Universitätsklinikum Ulm, Abteilung und Poliklinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • A. Tautzenberger - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskeletale Forschung, Ulm, Germany
  • A. Liedert - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskeletale Forschung, Ulm, Germany
  • A. Ignatius - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskeletale Forschung, Ulm, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocPO17-825

doi: 10.3205/10dkou611, urn:nbn:de:0183-10dkou6110

Veröffentlicht: 21. Oktober 2010

© 2010 Kreja 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 vervielfältigt, verbreitet und öffentlich zugänglich gemacht werden, vorausgesetzt dass Autor und Quelle genannt werden.


Gliederung

Text

Fragestellung: In vitro-Untersuchungen zeigten, dass Kulturüberstände von humanen nicht-resorbierenden Osteoklasten (OK) die osteogene Differenzierung von präosteoblastären Mäusezellen induzierten. Untersuchungen von osteopetrotischen Tiermodellen und von Patienten mit autosomal dominanter Typ II Osteopetrose weisen des weiteren darauf hin, dass nicht-resorbierende OK die Osteoblastenaktivität stimulieren und somit das Knochenremodeling beeinflussen könnten. Ziel der vorliegenden Studie war es zu untersuchen, ob nicht-resorbierende OK humane mesenchymale Stammzellen (MSC) rekrutieren können und die Differenzierung dieser Progenitorzellpopulation in Richtung Osteogenese induzieren können. Dabei wurde die Rolle von platelet derived growth factor (PDGF-BB) und bone morphogenetic protein (BMP-2) untersucht.

Methodik: Die OK-Kulturen wurden mit mononuklären Zellen (MNZ) aus peripherem Blut in Anwesenheit von RANKL und M-CSF durchgeführt und die Kulturüberstände („conditioned media“, OK-CM; n=9), wurden in MSC-Kulturen eingesetzt. Die MSC wurden mit 50% OK-CM, kultiviert und ihre chemotaktische Aktivität und osteogene Differenzierung wurden untersucht. Als Kontrolle wurde Medium ohne Zellkonditionierung eingesetzt (non-CM). Parallel wurden CM von MNZ-Kulturen eines Spenders ohne OK-Bildung getestet (n=4). Die mRNA Expression osteogener Markergene (bone sialoprotein (BSP), Alkalische Phosphatase (AP), Osteopontin (OP) und Transkriptionsfaktor Runx2) wurde in MSC mittels quantitativer RT-PCR untersucht. Die Zellmigration von MSC in Anwesenheit von 50% OK-CM bzw. non-CM wurde mittels Chemotaxis-Assay in der Boyden-Kammer untersucht. Die Konzentration von BMP-2 und PDGF-BB in OK-CM wurde mittels Immunoassays gemessen. Statistik: Student t-Test; Signifikanzniveau p<0,05.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse zeigen, dass OK-CM die osteogene Differenzierung von MSC induzieren und ihre Migrationsaktivität signifikant erhöhen. Keine MSC-stimulierende Aktivität wurde in CM des MNZ Spenders ohne OK Bildung gefunden. Im Vergleich zu den Kontrollen, wurde eine signifikante Erhöhung der Runx2-, BSP- und AP- Expression in MSC nach Stimulation mit OK-CM gemessen. In diesen Zellen wurde zytochemisch auch AP-Aktivität und Bildung von kalzifizierter Matrix nachgewiesen. Die durch OK-CM induzierte MSC-Migration konnte mit anti-PDGF-BB-Rezeptor Antikörper inhibiert werden. In OK-CM wurde PDGF-BB, jedoch nicht BPM-2, nachgewiesen.

Die Ergebnisse zeigen erstmalig, dass humane nicht-resorbierende OK Stammzellen rekrutieren können und dass dabei PDGF-BB beteiligt ist. Es konnte zudem gezeigt werden, dass nicht-resorbierende OK die osteogene Differenzierung von MSC induzieren. Unsere Studie bestätigt die Hypothese, dass OK anabolische Signale freisetzen können, die nicht an die Resorptionsaktivität der Zellen gekoppelt sind. In weiteren Studien wird untersucht, welche von OK freigesetzten Faktoren die MSC-Differenzierung induzieren.