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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2017)

24.10. - 27.10.2017, Berlin

NFkb1 & IL-6 im interzellulären Crosstalk von Osteoblasten und Osteoklasten

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Thomas Randau - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Sascha Gravius - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Matthias D. Wimmer - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Dieter C. Wirtz - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Max Friedrich - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Cäcilia Hilgers - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Sebastian Koob - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • El-Mustapha Haddouti - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2017). Berlin, 24.-27.10.2017. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2017. DocGR21-111

doi: 10.3205/17dkou561, urn:nbn:de:0183-17dkou5616

Veröffentlicht: 23. Oktober 2017

© 2017 Randau et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Knochenauf- und Abbau sind komplex reguliert, dabei spielt der Crosstalk, die Interaktion zwischen Osteoblasten und Osteoklasten, eine wichtige Rolle. Die Mechanismen dabei sind bisher weitgehend unbekannt, und die Rolle einer gestörten Zell-Zell-Interaktion in der Pathogenese von Erkankungen ist kaum erforscht.

Ziel dieser Studie war es, diejenigen Faktoren zu identifizieren, die im Crosstalk zwischen mesenchymalen Stammzellen und Monocyten, als Vorläufer von Osteoblasten und Osteoklasten, in der osteogenen Differenzierung von Zellen eine Rolle spielen können.

Methodik: Monozyten wurden aus Vollblut-Proben mittels Gradientenzentrifugation isoliert und im MACS wurden CD-14 positive Zellen separiert. Mesenchymale Stromazellen (MSCs) wurden aus dem Knochenmark von Femurköpfen isoliert und expandiert, und entsprechend im FACS und durch Differenzierung gemäß den MSC "Minimum requirements" hin getestet.

Subkonfluente MSC-Kulturen wurden in Kulturplatten kultiviert, dann wurden Monozyten dazu gegeben. Die Kultur wurde mit osteogenem Medium (DAG) oder Osteoklasten-Medium (OC) für 21 Tage weiter kultiviert. AlphaMEM diente als Kontrollmedium, zudem wurden Monokulturen der einzelnen Zellarten als Kontrolle mitgeführt. Osteogene Differenzierung wurde mittels ALP-Aktivitätsassay und durch Alizarin-Rot Färbung nachgewiesen. Osteoklastendifferenzierung wurde durch histologischen Nachweis von multinukleären, TRAP-positiven Zellen erbracht. Das Kulturmedium wurde mittels ELISA auf Zytokine hin untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der Anwesenheit von CD-14+ Monozyten, und noch deutlicher in Anwesenheit von nicht-separierten Monozyten, zeigte sich die osteogene Differenzierung von MSCs deutlich verbessert und beschleunigt, soweit dass sich die MSCs auch in Kontrollmedium ohne DAG differenzieren ließen.

Es konnte eine Hochregulierung von Nuclear factor kappa beta one (NFkb1), sowie eine Translokation des Proteins in den Zellkern nachgewiesen werden. In der ELISA zeigte sich ein deutlicher Anstieg von Interleukin 6 im Überstand, welches Monozyten-induziert von den MSCs sekretiert wurde. Die Monozyten-Kulturen wiesen nach, dass IL-6 wiederum die Osteoklasten-Formation aus Monozyten konzentrationsabhängig hemmte. Weder RANK-Ligand noch IL-1b, ebenfalls bekannt als potenter NFkb-Induktor, induzierten die NFkB-abhängige IL-6 Sekretion aus den MSCs.

Wir schlussfolgern, dass Monozyten-abhängige Faktoren - nicht IL-1b oder RANKL - via NFkB-Aktivierung eine IL-6 Sekretion aus MSCs während der osteogenen Differenzierung verursachen können, dadurch die osteogene Differnzierbarkeit deutlich verbessert, die osteoklastäre Differenzierung wiederum gehemmt wird. Dies könnte ein weiterer Regulationsmechanismus im interzellulären Crosstalk zwischen Osteoblasten und Osteoklasten darstellen.