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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Humane Sehnenzellen produzieren Insulin

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Herbert Tempfer - Paracelsus Medizinische Privatuniversität, Salzburg, Austria
  • Christine Lehner - Universitätsklinikum für Unfallchirurgie, Salzburg, Austria
  • Corinna Hirzinger - Universitätsklinikum für Unfallchirurgie, Salzburg, Austria
  • Herbert Resch - Universitätsklinikum für Unfallchirurgie, Salzburg, Austria
  • Daniel Stephan - BGU Murnau, Institut für Biomechanik, Murnau, Germany
  • Peter Augat - BGU Murnau, Institut für Biomechanik, Murnau, Germany
  • Andrea Wagner - Paracelsus Medizinische Privatuniversität, Salzburg, Austria
  • Renate Gehwolf - Paracelsus Medizinische Privatuniversität, Salzburg, Austria

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR17-222

DOI: 10.3205/12dkou476, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4762

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Tempfer et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Diabetes und Übergewicht sind bekannte Risikofaktoren für Tendinopathien und Sehnenverletzungen [1], [2], was auch in Tierexperimenten bestätigt wurde [3]. Die Mechanismen, die zu den Veränderungen an diabetischen Sehnen führen, sind unbekannt. Allgemein wird jedoch angenommen, dass der dauerhaft erhöhte Blutzucker zu Veränderungen an der Sehnenmatrix führt. Im Zuge unserer Bemühungen, humane Sehnenzellen zu charakterisieren, konnten wir in verscheidenen Sehnen Zellen beobachten, die in vitro Insulin produzieren(unveröffentlicht).

Daher soll die Hypothese untersucht werden, dass Sehnen Zellen enthalten, die direkt in die diabetische Tendinopathie involviert sein können.

Methodik: Humane Bizeps-, Supraspinatus-, Semitendinosus- und Palmaris longussehnen wurden immunhistochemisch und molekularbiologisch mittels Laser Capture Microdissection mit anschließender single cell PCR auf die Expression insulinassoziierter Marker untersucht. Insuinsekretion und Glucosestimulierbarkeit dieser Zellen wurde mittels ELISA-Assay an einer durch Kollagenaseverdau gewonnenen Sehnenzellsuspension bestimmt.

In einen Streptozotocin (STZ) induzierten Diabetes- Rattenmodell wurde die Auswirkung der Injektion auf die Expression dieser Marker nach 5 Tagen untersucht. Außerdem wurden die Achillessehnen biomechanisch auf die Maximalkraft getestet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Wir konnten in allen getesteten humanen- und Rattensehnen die Expression von Insulin, Glucagon, Glut2 und PDX1 nachweisen. Wir finden diese Marker hauptsächlich im perivaskulären Bereich, vereinzelt auch im dichten, köllagenösen Gewebe. 10´Stimulation mit 30mM Glucose führen zu einer Sekretion von 0,14 pg Insulin/107 Zellen

Eine einmalige Injektion von STZ führt in Achillessehnen von Ratten nach 5 Tagen zu einer Reduktion von Insulin und Insulin mRNA>80%, die Maximalkraft wird signifikant um 38% reduziert. STZ ist ein Zytostatikum, das über den Pankras- betazellspezifischen Glukosetransporter Glut2 aufgenommen wird und damit nur Zellen zerstört, die diesen exprimieren.

Die biologische Funktion von Insulin in Sehnen ist noch unklar, wahrscheinlich ist jedoch eine Rolle in der Sehnenzelldifferenzierung bzw. Reifung. Es konnte gezeigt werden, dass Insulin mesenchymale Stammzllen in vitro zu einem sehnenzellartigen Phänotyp differenziert [4].

Insulinproduktion ist eine bisher unerkannte Eigenschaft von Sehnenzellen. Dieser Befund eröffnet neue Aspekte für sowohl für das Verständtnis von diabetischer Tendinopathie als auch für Zugänge im Tissue Engineering von Sehnen.


Literatur

1.
Ilan DI, Tejwani N, Keschner M, Leibman M. Quadriceps tendon rupture. J Am Acad Orthop Surg. 2003;11:192-200.
2.
Clement ND, Hallett A, MacDonald D, Howie C, McBirnie J. Does diabetes affect outcome after arthroscopic repair of the rotator cuff?. J Bone Joint Surg Br. 2010;92:1112-7.
3.
Fox AJ, Bedi A, Deng XH, Ying L, Harris PE, Warren RF, Rodeo SA. Diabetes mellitus alters the mechanical properties of the native tendon in an experimental rat model. J Orthop Res. 2011;29(6):880-5.
4.
Mazzocca AD, McCarthy MB, Chowaniec D, Cote MP, Judson CH, Apostolakos J, Solovyova O, Beitzel K, Arciero RA. Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells Obtained During Arthroscopic Rotator Cuff Repair Surgery Show Potential for Tendon Cell Differentiation After Treatment With Insulin. Arthroscopy. 2011.