gms | German Medical Science

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

Chondrozyten und mesenchymale Stammzellen in der Pellet-Kultur: Analyse von Expressionsmuster und Verhalten in der Kokultur

Meeting Abstract

  • P. Bernstein - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Dresden, Germany
  • C. Liebers - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Dresden, Germany
  • J. Rauh - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Dresden, Germany
  • A. Jacobi - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Dresden, Germany
  • C. Sticht - Zentrum für medizinische Forschung, Mannheim, Germany
  • M. Stiehler - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Dresden, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocPO10-333

DOI: 10.3205/09dkou596, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou5962

Published: October 15, 2009

© 2009 Bernstein et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.


Outline

Text

Fragestellung: Beim Knorpel-Tissue engineering werden der Einsatz von mesenchymalen Stammzellen (MSC) und Chondrozyten mit dem Resultat unterschiedlicher Phänotype erprobt. Unsere Untersuchungen widmeten sich drei grundsätzlichen Fragen: die Analyse der Unterschiede im Expressionsmuster und die Fragen, ob sich beide Zelltypen substituieren lassen könnten und ob es eine Beeinflussung beider Zelltypen in der Kokultur gibt.

Methodik: MSCs (5xw, 45 Jahre) und Arthrose-Chondrozyten (5xw, 74 Jahre) wurden als Pellets kultiviert. Nach 0, 3, 7 und 14 Tagen erfolgte die globale Genexpressionsanalyse.

MSCs (4xw, 44 Jahre) und Arthrose-Chondrozyten (2xm und 2xw, 51,5 Jahre) wurden als Pellets unter den gleichen Bedingungen wie bereits beschrieben in den Verhältnissen 1:1 und 1:9 kokultiviert und die quantitative Expression von Sox9, Runx2, Kollagen I, II, X, Aggrecan und GAPDH an den Tagen 2,7,14 und 21 mittels RT-qPCR gemessen. Statistik: ANOVA-Test; p-Werte von <0,05 wurden als statistisch signifikanter Unterschied gewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Der höchste Grad an Expressionsgleichheit zwischen MSCs und Chondrozyten besteht am Tag 0 (95% Pearson-Korrelation). Während der Kultivierung differenzieren beide Zelltypen, was sich als zunehmende Ungleiche zeigt (nach 14 Tagen: 92% Pearson-Korrelation). Gene mit gleicher Regulation umfassen Mitglieder der wnt-Familie, Zell Adhäsions- und Kommunikationsmoleküle und EZM-Gene.

95 Gene zeigten ein unterschiedliches Expressionsverhalten, welche in 21 Kategorien unterteilt wurden. Hierbei zeigte sich ein Überwiegen der Gene des Lipid- und Cholesterolstoffwechsels.

In der Kokultur beider Zelltypen war der Kollagen II/I-Quotient zu keinem Zeitpunkt signifikant unterschiedlich. Das Expressionsverhalten von Sox9 (Chondrozyten ↑, MSC ↓) und Kollagen X (Chondrozyten ↑, MSC ↓) unterschied sich signifikant, bei Aggrecan (Chondrozyten ↑ MSC ↓) und Runx2 (Chondrozyten ↓, MSC ↑) konnten mit p-Werten von 0,063 bzw. 0,064 nur Trends, jedoch keine Unterschiede gezeigt werden.

Es lässt sich somit zeigen:

  • In der Differenzierungskinetik verhalten sich beide Zelltypen unter chondrogenen Bedingungen sehr ähnlich – insbesondere auch in den Bereichen der EZM und Zelladhäsionsmoleküle.
  • Die Kokultur von Chondrozyten und MSCs lässt die typischen quantitativen Unterschiede beider Zelltypen in Bezug auf eine reduzierte Chondrogenität der MSCs offen zutage treten.
  • Die Ergebnisse unserer Untersuchungen lassen keine zusätzlichen chondrogenen Effekte einer Kokultur von Chondrozyten und MSCs erkennen.