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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Inhibition der Chondrogenese mesenchymaler Stammzellen durch Östrogen über einen nicht-klassischen membrangebundenen Pathway

Meeting Abstract

  • P. Angele - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • Z. Lanzl - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • T. Dienstknecht - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • J. Zellner - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • R. Kujat - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • M. Nerlich - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF20-1192

DOI: 10.3205/10dkou077, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0771

Published: October 21, 2010

© 2010 Angele et al.
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Fragestellung: Aufgrund des fehlenden eigenen Heilungspotentials stellen Knorpelläsionen eine präarthrotische Veränderung dar. Tissue Engineering ist ein vielversprechender Ansatz zur Therapie solcher Verletzungen. Wie an der höheren Prävalenz der Arthrose postmenopausal bei Frauen im Vergleich zu Männern erkennbar ist, unterliegt der Gelenkknorpel in der physiologischen und pathologischen Situation dem Einfluß von Sexualhormonen insbesondere von Östrogen. Diese wirken einerseits über den klassischen Östrogenrezeptor α oder β, andererseits ist auch ein Wirkmechanismus über den membranständigen Rezeptor GPR30 möglich. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluß von Östrogen auf die Chondrogenese von mesenchymalen Stammzellen im Rahmen der Chondrogenese zu analysieren.

Methodik: Die mesenchymalen Stammzellen wurden durch eine Knochenmarkspunktion gewonnen. Nach der Ficoll-Reinigung wurden die Zellen in serumfreien Medium kultiviert und nach Konfluenz Aggregate gebildet. Diese wurden über 21 Tage in chondrogenem Kulturmedium (serumfreies DMEM high glucose, ITS, Pyruvat, Dexamethason, TGFβ) mit folgenden Zusätzen kultiviert: Einerseits wurde 17β-Estradiol (E2) in verschiedenen Konzentrationen (10-11 bis 10-8) zugegeben, andererseits wurde der nicht-klassische, membrangebundene Signalweg durch die Zugabe von GPR 30 Agonisten (ICI 182.780, G-1) in einer Konzentration von 10-8 getestet. Weiterhin erfolgte die Zugabe von GPR30 Rezeptorantagonisten (G15) mit oder ohne Östrogenkomponenten. Die Aggregate wurden makroskopisch, histologische und immunhistochemisch bzgl. der chondrogenen Leistung und der Ausbildung von Östrogenrezeptoren evaluiert. Ferner erfolgte die Analyse mittels Elisa und rtPCR.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Rezeptoren für die einzelnen Östrogenkomponenten konnten während der Chondrogenese von mesenchymalen Stammzellen nachgewiesen werden. Aggregate, die mit einer E2 Konzentration von 10-8M behandelt wurden, waren kleiner, weniger metachromatisch gefärbt und hatten eine geringe Syntheseleistung bzgl Kollagen 2 und Glykosaminoglykanen. Ähnliche Ergebnisse zeigte die Behandlung mit GPR 30 Agonisten. Durch die Zugabe des GPR 30 Rezeptorantagonisten G15 mit oder ohne Östrogenkomponenten konnte der suppressive Effekt auf die Chondrogenese von E2, ICI 182.780 oder G-1 aufgehoben werden. Durch eine Cokultivierung von G15 mit E2 oder G1 konnte die Expression von Kollagen X und MMP-13 herunterreguliert werden.

In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass Östrogene die Chondrogenese mesenchymaler Stammzellen supprimieren. Durch die Zugabe des membranständigen Östrogenrezeptor-Antagonsiten konnte dieser adverse Effekt aufgehoben werden. Somit scheint der Einfluß der Östrogene auf die Chondrogenese nicht über klassischen intrazellulären Rezeptoren, sondern über den membrangebundenen Pathway vermittelt zu sein.