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43. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen e. V. (DGPRÄC), 17. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen e. V. (VDÄPC)

13.09. - 15.09.2012, Bremen

Auswirkungen von humanen Endothelzellen auf das Proliferationsverhalten und das Überleben von mesenchymalen Stammzellen und primären humanen Osteoblasten

Meeting Abstract

  • presenting/speaker F. Lampert - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg i.Br., Germany
  • D. Steiner - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg i.Br., Germany
  • G.B. Stark - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg i.Br., Germany
  • G. Finkenzeller - Universitätsklinikum Freiburg, Plastische und Handchirurgie, Freiburg i.Br., Germany

Deutsche Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen. Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen. 43. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen (DGPRÄC), 17. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen (VDÄPC). Bremen, 13.-15.09.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocFTIIIP09

DOI: 10.3205/12dgpraec202, URN: urn:nbn:de:0183-12dgpraec2029

Published: September 10, 2012

© 2012 Lampert et al.
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Text

Einleitung: Jegliche dreidimensionale Zellformation ist auf eine suffiziente Vaskularisierung angewiesen. So ist auch für Knochengewebe die Angiogenese ein unabdingbarer Schlüsselprozess; sowohl in Tissue-Engineering-Anwendungen, als auch im klinischen Alltag im Rahmen von Frakturheilung und Knochenregeneration. In diesem Zusammenhang konnte bereits gezeigt werden, dass Endothelzellen in Kokultur mit Osteoblasten deren osteogene Differenzierung sowohl durch parakrine Signaltransduktionsmechanismen als auch durch direkte Zellkontakte fördern. In der vorliegenden Studie wurden die beiden Zelltypen hinsichtlich ihres Proliferations- und Apoptoseverhaltens in unterschiedlichen Kulturbedingungen untersucht.

Material und Methoden: Primäre humane Osteoblasten (hOBs) oder humane mesenchymale Stammzellen (MSCs) und humane Umbilicalvenen-Endothelzellen (HUVECs) wurden in direkter Kokultur oder -zur Differenzierung zwischen parakrin gesteuerten und durch direkten heterotypischen Zellkontakt verursachten Effekten- in indirekter Kokultur durch ein Trennkammersystem (TW) in Vollmedium und unter Serummangel-Bedingungen (1% FCS) kultiviert. Die Quantifizierung der Proliferationsrate erfolgte nach 1, 3, 5 und 7 Tagen. Die Apoptoserate wurde durch Bestimmung der DNA-Fragmentierung mittels ELISA ermittelt, ebenfalls wurde der Phosphorylierungsgrad des proapoptotischen Proteins BAD durch ELISA untersucht. Alle Experimente wurden in biologischen Triplikaten durchgeführt.

Ergebnisse: HUVECs hatten einen steigernden Einfluss auf das Proliferationsverhalten von hOBs (3,7-fach an Tag 7, p<0,005, s. Abbildung 1 [Abb. 1]) und MSCs; wohingegen die Proliferation der HUVECs durch die kokultivierten hOBs oder MSCs nicht beeinflusst wurde.

Die Effekte der Kokultivierung waren in der direkten Kokultur deutlich ausgeprägter als in der indirekten Kokultur im Trennkammersystem. Im Mangelmedium war in der Kokultur von hOBs bzw. MSCs und HUVECs eine signifikant (p<0.05) verminderte Apoptoserate der hOBs/MSCs zu beobachten (s. Abbildung 2 [Abb. 2]), welche in der direkten Kokultur mit einer erhöhten Phosphorylierung von BAD einherging.

Schlussfolgerung: Es konnte gezeigt werden, dass die Kokultivierung von Endothelzellen in humanen Osteoblasten und mesenchymalen Stammzellen einen proliferationsfördernden Effekt hat. Dieser basiert sowohl auf parakrinen als auch – in deutlich stärkerem Umfang – auf direkten, durch heterotypische Zellkontakte ausgelösten Signaltransduktionsmechanismen.

Ebenfalls war im serumreduzierten Kulturmedium eine Verminderung der Apoptoserate von hOBs/MSCs festzustellen, welche in der direkten Kokultur mit einer Phosphorylierung (und damit Inaktivierung) des proapoptotisch wirkenden Proteins BAD vergesellschaftet war; zumindest in der indirekten Kokultur wird der antiapoptotische Effekt der Kokultivierung durch parakrin wirkende, lösliche Faktoren vermittelt.

Unter Einbeziehung dieser Erkenntnisse kann durch weitere Untersuchungen das Verständnis der Interaktionsmechanismen von Osteoblasten und Endothelzellen im Rahmen der osteogenen Differenzierung erweitert, und somit die Grundlage zur therapeutischen Beeinflussung dieser Prozesse geschaffen werden.