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Effekt von Fibroblast Growth Factor-2 auf die Proliferation, Differenzierung und Apoptose von humanen stromalen Zellen aus dem Knochenmark
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Autoren
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Stefan Hankemeier
- Unfallchirurgische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
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J. Zeichen
- Unfallchirurgische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
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M. Jagodzinski
- Unfallchirurgische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
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T. Barkhausen
- Unfallchirurgische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
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M. Keus
- Unfallchirurgische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
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U. Bosch
- Zentrum für Orthopädie und Sporttraumatologie, INI Hannover, Hannover
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C. Krettek
- Unfallchirurgische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
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M. van Griensven
- Unfallchirurgische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
| Veröffentlicht: | 7. Oktober 2004 |
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Gliederung
Text
Einleitung
Humane stromale Knochenmarkzellen (Bone marrow stromal cells) spielen eine zentrale Rolle bei der Reparatur und Regeneration von mesenchymalen Geweben. Für das Tissue Engineering von Bändern und Sehnen wäre sowohl eine Stimulation der Zellproliferation, als auch der Differenzierung mit einer zunehmenden Expression extrazellulärer Matrixproteine wie Kollagen I, Kollagen III und Fibronektin wünschenswert.
Material und Methoden
Analysiert wurden die Effekte von Fibroblast-Growth-Factor-2 (FGF-2) mit der Dosis 3 ng/ml (Gruppe F3), 30 ng/ml (Gruppe F30) sowie ohne FGF-2 (Gruppe F0) auf die Proliferation, Differenzierung sowie Apoptose von humanen Stromazellen aus dem Knochenmark. Hierzu wurde die Expression von Kollagen I, Kollagen III and Fibronektin mRNA untersucht (RT-PCR), Proliferation (Inkorporation von BrdU, Spektrophotometrie), Apoptose (Annexin V, FACS), sowie Zellmorphologie (Toluidinblau-Färbung).
Ergebnisse
In der Gruppe F3 wurde eine biphasische Reaktion der stromalen Knochenmarkzellen beobachtet: Am Tag 7 stieg zunächst die Zellproliferation signifikant gegenüber den Gruppen F0 (p=0.011) und F30 (p=0.001) an. Am Tag 14 und 28 wurde ein signifikanter Anstieg der Expression von Kollagen I, Kollagen III und Fibronektin mRNA in der Gruppe F3 verzeichnet: Am Tag 14 wurde in der Gruppe F3 signifikant mehr Kollagen I mRNA als in der Gruppe F0 (p=0.022) sowie F30 (p=0.005) exprimiert, sowie am Tag 28 signifikant mehr Kollagen I in der Gruppe F3 als in der Gruppe F30 (p=0.001). Die Expression von Kollagen III mRNA war nach 28 Tagen in der Gruppe F3 signifikant höher als in der Gruppe F30 (p=0.032). Fibronektin mRNA wurde nach 14 Tagen ebenfalls in der F3 Gruppe signifikant mehr exprimiert als in der Gruppe F0 (p=0.049). Die Apoptoserate zeigte in den Gruppen F0, F3 und F30 keine signifikanten Unterschiede. Histologisch wurden in der Gruppe F3 besonders dichte, homogen geformte, Fibroblasten-ähnliche Zellen mit langen Zellausläufern beobachtet, während in der Gruppe F0 ein mäßiges und in der Gruppe F30 nur ein moderates Zellwachstum erkennbar war.
Schlussfolgerung
Proliferation und Differenzierung von humanen stromalen Knochenmarkzellen werden von FGF-2 konzentrationsabhängig beeinflusst. Niedrig dosiertes FGF-2 erscheint für das Tissue Engineering von Sehnen und Bändern aufgrund der signifikanten Stimulation der Zellproliferation and sowie der mRNA Expression essentieller extrazellulärer Matrixproteine wie Kollagen I, Kollagen III und Fibronektin geeignet.
