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Fragestellung: Die Evaluation neuer Knochenersatzstoffe gehört zu den innovativsten orthopädisch-unfallchirurgischen Forschungsgebieten. Die Standardmethodik für die in-vitro-Osteoinduktionsbestimmung hMSC (humane Mesenchymale Stammzellen)-besiedelter Scaffolds stellt die Messung der Alkalischen Phosphatase (ALP)-Konzentration als Korrelat osteogener Differenzierung dar, ebenso wie die Bestimmung des extrazellulär abgelagerten Kalziums (Ca)durch Alizarinrot Färbung. Bislang ist es notwendig, das Scaffold hierzu zu zerstören, was eine Verlaufsbeobachtung unmöglich macht. Eine ALP-Bestimmung aus dem das Scaffold umgebenden Medium stellt somit eine Alternative dar, jedoch enthalten die Differenzierungsmedien fetales Kälberserum (FCS), in dem ebenfalls ALP enthalten ist. Dies erschwert eine Messung der ALP-Aktivität aus dem das Scaffold umgebenden Medium. Durch Erhitzen kann die in FCS enthaltene ALP deaktiviert werden. Somit könnte eine Verlaufsbeobachtung durch Bestimmung der ALP-Aktivität aus dem Medium bei vorheriger Hitzeinaktivierung eine kontinuierliche ALP-Messung ermöglichen. Bislang wurde nicht untersucht, ob die Hitzeinaktivierung des FCS einen Einfluss auf die osteogene Differenzierung von hMSC hat.

Methodik: hMSC von jeweils 5 Spendern wurden kultiviert. Gruppe 1 in Differenzierungsmedium (OM) unter Hinzugabe nicht-hitzeinaktivierten FCS, Gruppe 2 in Differenzierungsmedium, welches Hitzeinaktiviertes FCS enthielt (HIOM). Hierzu wurde das FCS 30 Minuten lang auf 56°C erhitzt. Wir haben die hMSC anschließend 21 Tage lang differenziert. An den Tag 1, 7, 14 und 21 nach Kultivierung wurde Kalzium, sowie ALP bestimmt. Aus HIOM wurde ohne Zellzugabe zusätzlich als Effektivitäts-Kontrolle der Inaktivierung die ALP-Konzentration bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Wir konnten zeigen, dass die Konzentration extrazellulär abgelagerten Kalziums sowie die ALP-Aktivität als Korrelate osteogener Differenzierung in der HIOM-Gruppe durchweg geringer im Vergleich zur OM-Gruppe ausfielen. Hierbei zeigten sich signifikante Unterschiede (mit einem Signifikanzniveau von p=0,032) an Tag 7 für die extrazelluläre Kalziumablagerung. Zu allen anderen Zeitpunkten konnte kein signifikanter Unterschied ermittelt werden. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Mann-Whitney-U-Test.Eine Hitzeinaktivierung von FCS ist prinzipiell anwendbar, da eine kohärente ALP-Messung aus dem Medium möglich war. Es konnte gezeigt werden, dass die osteogene Differenzierung der MSC in der HIOM-Gruppe geringer ausfällt als in der OM-Gruppe. Aufgrund der großen Streuung (Standardabweichung (SD)von 17.79 bei einem Mittelwert (MW) von 50.56 µg Ca/ml bei HIOM bei Tag 7 und SD von 23,31 bei einem MW von 89.01 beim Standardmedium) der Messergebnisse sowie der niedrigen Fallzahl können die erhobenen Ergebnisse jedoch nur als Tendenzen interpretiert werden.