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Einfluss einer Trauma-Hämorrhagie auf die Differenzierung von Osteoprogenitorzellen in einem murinen Trauma-Modell
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Published: | October 23, 2013 |
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Fragestellung: Beim polytraumatisierten Patienten kann eine verzögerte Frakturheilung bis hin zur Entstehung einer Pseudarthrose vermehrt beobachtet werden. Dabei sind die zugrundeliegenden Pathomechanismen aktuell nur unzureichend geklärt. Eine wichtige Rolle können hierbei die Vorläuferzellen der Osteoblasten und Osteoklasten spielen, die sogenannten Osteoprogenitorzellen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen einer Trauma-Hämorrhagie auf die Differenzierung von Osteoprogenitorzellen zu analysieren.
Methodik: Insgesamt wurden 40 männliche C57BL/6N-Mäuse in Kontroll- und Versuchsgruppen unterteilt. In den Kontrollgruppen (Sham) erfolgte neben einer Anästhesie lediglich die Anlage von Kathetern, während bei den Tieren der Versuchsgruppen eine Trauma-Hämorrhagie (TH) bestehend aus standardisierter Laparotomie und 90-minütiger Blutdruck-kontrollierten Hämorrhagie (MAP 35 ± 5 mmHg) induziert wurde. 24 oder 72 Stunden nach Versuchsbeginn wurde die Euthanasie der Mäuse vorgenommen, die Osteoprogenitorzellen aus dem Knochenmark isoliert und in vitro in Osteoblasten sowie Osteoklasten differenziert. Die Osteoblastenmineralisationskapazität sowie die Osteoklastenanzahl wurden in vitro bestimmt. Zusätzlich wurde die osteoblastenspezifische Genexpression von Alpl und Bglap, die osteoklastenspezifische Genexpression von Ctsk und Nfatc1, sowie die Genexpression von Opg, Rankl und Rank, Mediatoren eines der wichtigsten Signalwege im Knochen, mittels Real-Time-PCR bestimmt. Weiterhin wurden die Opg-, Rankl- und Tracp5b- Konzentrationen im Serum mittels ELISA Kits gemessen.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die in vitro Differenzierung der Osteoprogenitorzellen in Osteoblasten und Osteoklasten ergab, dass die Osteoklastenanzahl 24 h nach TH signifikant verringert war im Vergleich zur Sham-Gruppe, wobei die Mineralisationskapazität der Osteoblasten unverändert blieb.
Weiterhin war die osteoklastenspezifische Genexpression von Ctsk und Nfatc1 72 h nach TH signifikant erhöht im Vergleich zur Gruppe TH 24 h. Die osteoblastenspezifische Alpl-Genexpression war 72 h nach TH im Vergleich zur Sham-Gruppe signifikant verringert. Im Serum war die Opg-Konzentration signifikant erhöht und die Rankl-Konzentration signifikant verringert in den TH-Gruppen im Vergleich zur Sham-Gruppe nach 24 und 72 Stunden.
Schlussfolgerung: Eine Trauma-Hämorrhagie führt zu einer Reduktion der Osteoklastenanzahl 24 Stunden nach Traumainduktion, was über den Rankl-OPG-Signalweg vermittelt zu werden scheint. Dementsprechend könnte der Rankl-OPG-Signalweg ein potentielles therapeutisches Ziel für eine Modulation der posttraumatischen osteogenen Reaktion darstellen.