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Fragestellung: Das Differenzierungsverhalten mesenchymaler Stammzellen ist äußerst sensibel und durch vielfältige Faktoren variierbar. Eine Geschlechtsabhängigkeit der klinisch fassbaren Arthrose mit einer deutlich höheren Inzidenz bei Frauen jenseits der Menopause ist empirisch gesichert. Dennoch finden sich nur wenige experimentelle Untersuchungen, die dem Faktor Geschlechtsspezifität Rechnung tragen. In unserem Chondrogenesemodell konnte aus den eingesetzten mesenchymalen Stammzellen bei allen Knochenmarkspendern Chondrogenese ausgelöst werden. Wir stellen die Hypothese auf, dass es je nach Geschlecht der Stammzellspender Unterschiede im Differenzierungsverhalten der mesenchymalen Vorläuferzellen gibt.

Methodik: Im ersten Schritt analysierten wir die Geschlechtsabhängigkeit der Amplifizierungsphase. Mesenchymale Stammzellen wurden durch Yamshidi-Punktion von Patienten mit operativer Beckenkammspanentnahme entnommen. Nach Separation über einen Percoll Gradienten wurden die Zellen in gleicher Startkonzentration ausgesät und kultiviert bis sie 80% Konfluenz im Amplifizierungsmedium erreichten. Analysiert wurden 18 Frauen (Alter 18 bis 54 Jahre) und 98 Männer (Alter 17 bis 69 Jahre). In einem unabhängigen Experiment wurden amplifizierte Stammzellen von 13 Männern (26,8 ± 7,9 Jahre) und 8 Frauen (29,4 ± 8,5 Jahre) in dem in-vitro Chondrogenesemodell am Aggregat auf chondrogene Differenzierung untersucht. Zum Zeitpunkt 7, 14 und 21 Tage wurden Aggregate entnommen und mittels ELISA quantitativ auf Typ II Kollagen als Marker für die chondrogene Differenzierung untersucht.

Ergebnis: Wir fanden einen (statistisch nicht signifikanten) Unterschied in der Amplifizierungsphase von 40,8 (± 14,5) Tagen bei den männlichen gegenüber einer schnelleren Amplifizierung von 35,1 (± 8,5) Tagen bei den Zellen von weiblichen Spendern. Die Untersuchung am 21. Tag ergab einen Typ II Kollagen Gehalt von 3,1 (± 1,1) µg / ml bei den männlichen gegenüber 2,8 (± 0,7) µg / ml bei den weiblichen Spenderzellen. Hierbei zeigen sich die Messergebnisse der Zellkulturen der weiblichen Spender kohärent, während die Kontrollgruppen der männlichen Spender eine deutlich weitere Varianz bieten.

Zusammenfassung: Trotz statistischer fehlender Signifikanz unterstützen die vorliegenden Ergebnisse die Hypothese, dass während des Differenzierungsverfahrens mesenchymaler Stammzellen geschlechtsspezifische Unterschiede sowohl in der Amplifizierungs- als auch in der Differenzierungsphase bestehen. Zukünftige Untersuchungen sollten das Geschlecht der Zellspender berücksichtigen. Zudem scheint die Verwendung von Sexualhormonen ein weiteres Feld zur Optimierung von zellbasierten tissue-engineering Konstrukten darzustellen.