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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Grüntee Polyphenole führen zu einer signifikanten Reduktion von Oxydativem Stres in humanen Osteoblasten bei signifikanter Steigerung der Zellviabilität und Funktionsfähigkeit ausgedrückt in vermehrter Produktion von Extrazellulärer Matrix

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Helen Vester - Klinikum rechts der Isar der TU München, Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, München, Germany
  • Nina Holzer - Klinikum rechts der Isar der TU-München, Abteilung für Unfallchirurgie, München, Germany
  • Steffen Benzing - Kabi Innovation Centre, Fresenius Kabi Deutschland, Clinical Affairs EN, Bad Homburg, Germany
  • Peter Biberthaler - TU München, Klinikum rechts der Isar, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, München, Germany
  • Markus Neumaier - Klinikum rechts der Isar, Abteilung für Unfallchirurgie, München, Germany
  • Martijn van Griensven - Klinikum rechts der Isar der TU-München, Abteilung für Unfallchirurgie, München, Germany
  • Andreas Nüssler - Klinikum rechts der Isar der TU München, Abteilung für Unfallchirurgie, München, Germany
  • Lilianna Schyschka - Klinikum rechts der Isar der TU-München, Abteilung für Unfallchirurgie, München, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocPO12-1321

DOI: 10.3205/12dkou526, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou5269

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Vester et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Aufgrund der steigenden Überalterung unserer Gesellschaft sehen wir uns zunehmend mit Problemen des alten Patienten konfrontiert. Die Verschlechterung der Knochenqualität im Alter ist dabei ein relevantes Problem. Der Alterungsprozess beinhaltet eine Immunsystemalterung was sich auf den Knochenstoffwechsel auswirkt, und eine Kalksalzminderung im Sinne einer Osteopenie/Osteoporose bedingt. Dies führt zu einer erhöhten Frakturanfälligkeit bei schlechter Knochenheilung und zunehmenden Implantatversagens-Raten. Studien konnten belegen, dass der erhöhte Oxydative Stress und die vermehrte Bildung von freien Radikalen (ROS) grundlegend daran beteiligt sind. Es bedarf deshalb neuen Therapieansätzen zur Reduktion des Oxydativen Stresses, um so dem Knochenabbau entgegenzuwirken oder sogar vorzubeugen. Es konnten positive Effekte durch die Applikation von Grüntee-Polyphenol (GTP) nachgewiesen werden. Ziel dieser Studie war es somit, die Einwirkung von GTP auf die Viabilität von humanen Osteoblasten und deren Funktionsfähigkeit (Produktion von Extrazellulärer Matrix (ECM)) nach Induktion von Oxydativem Stress zu analysieren. Ferner wurde untersucht, ob GTP prophylaktisch, bei gleichzeitiger Gabe und nach Exposition gegenüber den ROS positive Effekte hat.

Methodik: Primäre Osteoblasten wurden aus humanen Femurköpfen gewonnen. Oxydativer Stress wurde durch Zugabe von H2O2 induziert. Es erfolgte die Zugabe von GTP (100 µg/ml und 200 µg/ml) jeweils nach Inkubation mit H2O2, davor und zeitgleich.

ROS Bildung wurde nach Gabe von 2`7`-dichlorofluorescein-diacetate (DCFH-DA) mittels FACS Analyse bestimmt. Viabilität wurde mittels MTT Umsetzung und LDH Freisetzung bestimmt. Produktion von ECM während der Differenzierung wurde mittels Alizarin Rot und Van Kossa Färbung bestimmt (10 ng/ml, 1µg/ ml). AP Aktivität wurde bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: ROS Produktion der Osteoblasten (n=8, N=4) nach H2O2 Stimulation war sofort und dosisabhängig. Dies bewirkte eine signifikante Viabilitätsabnahme der Knochenzellen und gleichzeitig signifikante Zunahme der LDH Freisetzung (z.Bsp: MTT Kontrolle vs. Zellen mit H2O2 100±2,3 vs. 10±1,5, p<0,005 Anova on Ranks). GTP Zugabe schützt die Osteoblasten, ausgedrückt in signifikanter Reduktion der LDH Freisetzung bei signifikanter Steigerung der Viabilität. Der positive Effekt ist unabhängig vom Zeitpunkt der Inkubation (prä-, post- oder coinkubation) (z.Bsp. LDH Postinkubation 7,08±2,1 vs. 48,3±6,6; 33,2±5,6, p<0,005 Anova on Ranks). GTP Behandlung führt zu einer Funktionsverbesserung der Osteoblasten, gezeigt in vermehrter ECM Produktion sowie erhöhter AP Aktivität.

Anhand dieser Studie ist es erstmalig gelungen die zellschädigenden Effekte von ROS mit GTP signifikant zu senken bei gleichzeitiger Funktionsverbesserung. Eine vermehrte Produktion von ECM ist bei der Knochenstrukturstärkung und Frakturheilung ausschlaggebend. Diese Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten für innovative Therapie- und Prophylaxe-Ansätze zur Behandlung von Knochenstoffwechselerkrankungen.