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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Scleraxis und E47 induzieren Kollagen IIA-mRNA in humanen mesenchymalen Stammzellen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Sandra Noack - Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany
  • Annika Hamm - Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany
  • Luisa Höpfner - Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany
  • Michael Jagodzinski - Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany
  • Christian Krettek - Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany
  • Andrea Hoffmann - Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocPO12-495

DOI: 10.3205/12dkou535, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou5354

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Noack et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die molekularen Ereignisse bei der tendogenen Entwicklung sind wenig verstanden. Entsprechend fehlen einfache und effiziente Protokolle, die eine Herstellung von tendogenen (Vorläufer)Zellen in vitro aus einer gut verfügbaren Zellquelle oder eine Vorhersage von in vivo-Ergebnissen ermöglichen würden. Der Transkriptionsfaktor Scleraxis (Scx) wird in Sehnen-Vorläuferzellen und maturen Zellen aller Sehnen gebildet und ist daher ein möglicher Faktor, in vitro Stammzellen in sehnenbildende Zellen zu konvertieren.

Methodik: Es wurden humane mesenchymale Stammzellen (MSCs) aus Knochenmark genutzt. Zur Überexpression von Scx und seinem Heterodimerisierungspartner E47 diente ein konditionales lentivirales System. Die genetisch veränderten MSCs wurden maximal 35 Tage kultiviert und die Ergebnisse durch Western Blots, semiquantitative und quantitative realtime RT-PCR analysiert.

Ergebnisse: Gemeinsame Überexpression von Scx und E47 führte in Standardkulturmedium (10% FCS/ 2 ng/ml FGF-2) bereits nach 48 h zur Synthese von Prokollagen IIA-mRNA, welche frühe chondrogene Entwicklungsstadien charakterisiert. Im Vergleich zu MSCs, die mit Kontrollviren (tdTomato oder GFP) infiziert worden waren, wurde eine über 300-fache Expressionssteigerung beobachtet. Sox9-mRNA war zweifach erhöht, während Sox5 und Sox6 ihre mRNA-Expression nicht veränderten. Die mRNA für Prokollagen IIB (welche den reifen Knorpelphänotyp charakterisiert) zeigte einen ähnlichen zeitlichen Verlauf (bis zu 26 Tagen untersucht) wie Prokollagen IIA-mRNA, wurde aber deutlich geringer induziert. Safranin O-Färbungen waren negativ. Bekannte Zielgene der Scx-abhängigen Transkription (alpha I- bzw. alpha II-Kette des Kollagens Typ I, Aggrecan, Tenomodulin) wurden nicht aktiviert. Faktoren, die zur Analyse sehnenzellbildender Prozesse genutzt worden waren (z.B. Six1, Six2, Eya1: [1]), wurden konstant oder wie Tenomodulin kaum exprimiert. Aufgrund der Vermutung, dass die Zellen sich möglicherweise in Knorpel-Vorläuferzellen entwickelt haben könnten, denen ein Schlüsselreiz für die weitere Entwicklung fehlte, wurden die Experimente unter chondrogenen Induktionsbedingungen (Kultivierung in Pellets, ohne TGF-beta3) wiederholt. RT-PCR zeigte hier eine deutliche Induktion beider Prokollagen-mRNAs durch Scx+E47; die IIB-Form überwog.

Schlussfolgerungen:

1.
Scx+E47 scheinen die Chondrogenese verzögert zu induzieren, möglicherweise über BMPs.
2.
Sox9 induziert Kollagen II-mRNA. Scx und E47 verstärken diesen Effekt [2] und sind möglicherweise zur Induktion von Prokollagen Typ IIA-mRNA ausreichend.
3.
Hinweise auf Sehnenzellbildung konnten im Gegensatz zu [3] unter den gewählten Versuchsbedingungen nicht erhalten werden.

Literatur

1.
Hoffmann A, Gross G. Int Orthopaedics. 2007;31:791-797.
2.
Furumatsu T, et al. Int J Biochem Cell Biol. 2010;42:148-156.
3.
Alberton P, et al. Stem Cells Dev. 2011. im Druck