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Fragestellung: Der Ca2+ regulierte NFAT-Pathway (Nukleärer Faktor von Aktivierten T-Zellen) fungiert als wichtiger Signaltransmitter, verantwortlich für die Differenzierung und das Wachstum von Zellen und der damit verbundenen Balance zwischen Knochenauf- und -abbau. Die gegenwärtige Untersuchung soll eine mögliche Modulation zellulärer Prozesse von Osteocyten und Chrondrocyten durch Kernspinresonanz aufzeigen. Kernspinresonanz, nicht als Bild gebendes Verfahren sondern als Therapie eingesetzt (= KSRT), hat sich als ein neues wirksames Therapieprinzip mit Langzeiteffekten bei rheumatischen Erkrankungen erwiesen. Untersuchungen zur Genexpression unter dem Einfluss der Kernspinresonanz sollen über Informationen auf zellulärer Ebene die Grundlagen und das Rationelle für die KSRT liefern.

Methodik: In Monolayer kultivierte CAL-72 und CAL-78 Osteo- und Chondrosarcom-Zellen wurden in einem für Zellkulturen adaptierten Kernspinresonanzgerät (Fa. MedTec, Wetzlar, Deutschland) innerhalb von 4 Tagen 10 x 2 Stunden einem Kernspinresonanzfeld mit bis zu 100 kHz und 2,3 mTeslar mit optimierter, im Vergleich zum MRI deutlich niedrigerer Feldstärke ausgesetzt. Danach wurde aus den Zellen die RNA isoliert und für die Synthese von Biotin markierten Sonden verwendet, die zur Hybridisierung an Gene Arrays (Human Ca2+ /NFAT Signaling Pathway Gene Array", HS-022; Fa. SuperArray Bioscience Corp., USA) herangezogen wurden. Nicht mit Kernspinresonanz behandelte Zellen dienten bei jedem Experiment als Kontrolle und befanden sich die gleichen Zeiten wie die KSRT-Gruppe außerhalb des Brutschrankes.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Unter dem Einfluss der KSR ergab sich eine erhöhte Genexpression von NFAT-Pathway-Komponenten. Am auffälligsten waren NFATc1, c3 und NFAT5 hochreguliert, die beiden Transkriptionsfaktoren NFATc2, 4 und NFATC2IP schienen kaum beeinflusst zu sein und zeigten sich nur schwach exprimiert. Neben einer eindeutigen Zunahme der Expression von NFKB2 und NFKBIE zeigt sich das Expressionsmuster der stimulierten Zellen bezüglich weiterer verschiedener regulatorischer Proteine ebenfalls verändert. Auch eine Stimulierung von morphogenetischen Proteinen (BMPs) über Osteoblasten-Diffenzierungsfaktoren als Konsequenz der NFAT-Stimulierung erscheint möglich, da eine Smad-Expressionserhöhung beobachtet wurde. Smad-Proteine sind intermediäre Signalgeber der BMPs. Es ist geplant, NFAT regulierende Kinasen unter KSR-Einfluss zu untersuchen.

Unsere Beobachtungen einer KSR induzierten Modulation des NFAT-Pathways innerhalb von Osteosarcom- und Chondrosarcomzellen zeigen, dass eine Kernspinresonanz modulierende Effekte auf Knorpel- und Knochenzellen ausüben kann, womit klinische Therapieerfolge realistisch erscheinen. Ob die durch KSRT hervorgerufene Modulation der primär durch T-Zellen exprimierten NFAT-Proteine neben degenerativ rheumatischen Erkrankungen auch eine Bedeutung bei einer Immunüberaktivierung wie bei der Rheumatoiden Arthritis besitzen könnte, wäre ein interessanter Ansatzpunkt für die Entzündungsforschung.