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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013)

22.10. - 25.10.2013, Berlin

IL-1b und TNF-a induzieren eine Expression von MMPs und immunmodulierender Faktoren in humanen multipotenten mesenchymalen Stromazellen

Meeting Abstract

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  • presenting/speaker Nina-Emily Hengartner - Universitätsklinikum Ulm, Klinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • Rolf Brenner - Universitätsklinikum Ulm, Klinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • Jörg Fiedler - Universitätsklinikum Ulm, Klinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013). Berlin, 22.-25.10.2013. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2013. DocSA35-1309

doi: 10.3205/13dkou582, urn:nbn:de:0183-13dkou5824

Published: October 23, 2013

© 2013 Hengartner et al.
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Fragestellung: Ein Polytrauma geht häufig mit einer systemischen Inflammation einher, wobei die beiden proinflammatorischen Zytokine IL-1b und TNF-a eine wichtige Rolle spielen. Weiterhin wird diskutiert, dass es zu einer systemischen Mobilisierung multipotenter mesenchymaler Stromazellen (MSC) kommt. Wesentlich an der Migration durch Gewebe beteiligt sind Enzyme, die zur Familie der Matrix-Metallo-Proteinasen (MMP) gehören. Neben einer regenerativen Funktionalität ist auch eine Inflammations-suppressive-Funktion der MSC bekannt, deren Abhängigkeit von exogenen pro-inflammatorischen Einflüssen bisher noch nicht näher analysiert wurde. In dieser Studie wurde deshalb die Wirkung von IL-1b und TNF-a auf die Proliferation von MSC und deren Expression von MMP und immunmodulierender Faktoren untersucht.

Methodik: Primäre MSC des Knochenmarks wurden mit Genehmigung der lokalen Ethikkommission bei chirurgischen Routineeingriffen gewonnen. Rekombinantes humanes IL-1b und TNF-a wurde in einer Konzentration von 10ng/ml eingesetzt. Die Proliferation der MSC wurde nach 7 Tagen mittels MTT-Assay untersucht. Die MMP Expression wurde nach 24h einerseits mit Hilfe quantitativer real-time PCR analysiert und die Freisetzung aktiver MMPs mittels einer Gelatine- und Kollagen-Zymographie nachgewiesen. Die Expression immunmodulierender Faktoren wie IL-1R antagonist (IL-1RN), complement factor H (CFH), indolamin-2,3-dioxygenase (IDO), cyclooxygenase 2 (COX2), prostaglandin E synthase (PTGES) wurden mit der quantitativen real-time PCR nach 24h untersucht. Die Auswertung statistischer Daten erfolgte durch Student's t-test und two-way ANOVA.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass unter Stimulation mit IL-1b oder TNF-a humane MSC des Knochenmarks vielfältig beeinflusst werden. Sowohl IL-1b als auch TNF-a stimulierten die Proliferation von MSC signifikant (p<0.01). Des Weiteren wurde teilweise eine signifikant erhöhte Expression immunmodulierender Faktoren (IL-1RN, CFH, IDO1, COX2, PTGES) beobachtet. Erstmalig konnte zudem gezeigt werden, dass MSC unter Einfluss von IL-1b und TNF-a signifikant mehr MMP 1 exprimieren und, wie in der Zymographie belegt, sezernieren.

Zusammenfassend belegen die vorliegenden Daten die Hypothese, dass MSC unter Inflammationsbedingungen vermehrt MMP 1 exprimieren, was ihre Migrationsbereitschaft unterstützen könnte. Die erhöhte Expression immunmodulierender Faktoren könnte dazu beitragen eine lokale oder systemische Inflammation zu reduzieren, um damit die Schädigung zu begrenzen und Regenerationsprozesse zu ermöglichen.