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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Die Wirkung von Noradrenalin auf adulte humane artikuläre Chondrozyten

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Julia Kaps - Klinik und Poliklinik Orthopädie, Experimentelle Orthopädie, ZMB, BioPark1, Universitätsklinikum Regensburg, Regensburg, Germany
  • Rainer H. Straub - Klinik und Poliklinik für Innere Medizin I, Experimentelle Rheumatologie und Neuroendokrine Immunologie, Universitätsklinikum Regensburg, Regensburg, Germany
  • Markus Böhm - Hautklinik, Neuroendokrinol. der Haut und Interdisziplinäre Endokrinol., Universitätsklinikum Münster, Münster, Germany
  • Johannes Beckmann - Klinik und Poliklinik Orthopädie, Universitätsklinikum Regensburg, Bad Abbach, Germany
  • Joachim Grifka - Klinik und Poliklinik Orthopädie, Universitätsklinikum Regensburg, Bad Abbach, Germany
  • Susanne Grässel - Klinik und Poliklinik Orthopädie, Experimentelle Orthopädie, ZMB, BioPark1, Universitätsklinikum Regensburg, Regensburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR17-544

DOI: 10.3205/12dkou471, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4711

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Kaps et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Noradrenalin ist ein von Tyrosin abgeleiteter Neurotransmitter des sympathischen Nervensystems und gehört zur Familie der Katecholamine. Tyrosin-Hydroxylase positive sympathische Nervenfasern wurden bereits im Knochenmark, im Periost und in knochenanhaftenden Bändern identifiziert. Das deutet darauf hin, dass sympathische Neurotransmitter beim Knochenwachstum und im Gelenk eine Rolle spielen könnten. Es ist bereits bekannt, dass Noradrenalin die Proliferation von verschiedenen Zelltypen, wie zum Beispiel Osteoblasten, regulieren kann. Es wird ferner beschrieben, dass Noradrenalin Entzündungsfaktoren während der Rheumatoiden Arthritis und bei Darmerkrankungen moduliert. In dieser Studie soll dessen Einfluss auf artikuläre Chondrozyten im Hinblick auf Entzündungen, zum Beispiel im Verlauf der Osteoarthrose, und dessen Auswirkung auf ihre metabolische Aktivität untersucht werden.

Methodik: Humane Chondrozyten wurden aus artikulärem Knorpel, der beim Einsatz künstlicher Kniegelenke anfällt, isoliert. Die Expression von ß2-adrenergen Rezeptoren auf Gelenksknorpel wurde mit Standard-immunhistochemischen Methoden untersucht. Der Einfluss von Noradrenalin auf die Interleukin-1ß induzierte Expression von verschiedenen pro-inflammatorischen Cytokinen und Matrix-Metalloproteinasen (MMP) wurde mit Hilfe eines 3D Zellkulturmodells im Fibringel analysiert. Die Expression wurde nach einer Stimulierung mit Noradrenalin für 24 h mit Hilfe der quantitativen real-time PCR und ELISA untersucht. Die Auswirkungen von Noradrenalin auf den Zellmetabolismus wurden in 2D Kulturen mit BrdU-ELISA, XCelligence-Messungen und Zellzyklus-Untersuchungen im FACS bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In Stimulationsexperimenten mit Chondrozyten im 3D-Modell konnte Noradrenalin die Interleukin-1ß induzierte Expression von Interleukin-8 und MMP-13 signifikant reduzieren. Dies deutet darauf hin, dass Neurotransmitter des sympathischen Nervensystems wie Noradrenalin einen anti-inflammatorischen bzw. chondroprotektiven Effekt auf humane osteoarthrotische Chondrozyten ausüben könnten.

Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass eine Stimulation mit Noradrenalin die BrdU Inkorporation in humanen artikulären Chondrozyten in 2D-Kultur signifikant hemmt. Ab einer 6-stündigen Stimulation mit Noradrenalin konnten wir weiterhin eine reduzierte Zellausbreitung beobachten. Diese Zellausbreitung wurde durch die im XCelligence System von Roche gemessene elektrische Impedanz beurteilt. Diese Effekte weisen zusammen mit ersten Ergebnissen der Zellzyklus-Untersuchungen darauf hin, dass Noradrenalin die Proliferation artikulärer Chondrozyten in 2D Kultur verlangsamt.

ß2 adrenerge Rezeptoren werden von artikulären Chondrozyten gebildet und befinden sich in osteoarthrotischem Knorpelgewebe. Die beschriebenen Wirkungen von Noradrenalin wurden ausschließlich bei einer Konzentration von 10-6 M (und nicht bei 10-8 M) beobachtet. Dies deutet auf eine Signaltransduktion über ß-adrenerge Rezeptoren hin.