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Neue Therapiekonzepte für die myokardiale Regeneration nach Herzinfarkt zielen auf die lokale oder systemische Applikation von Stammzellen oder deren Mobilisierung aus dem Knochenmark. Der Interaktion von stromal cell derived factor-1 (SDF-1) mit seinem Rezeptor CXCR-4 wird eine bedeutende Rolle bei der gezielten Migration (’homing’) von Vorläuferzellen in geschädigtes Gewebe zugeschrieben. In der hier vorgestellten Studie untersuchten wir -unter Nutzung unterschiedlicher experimenteller Ansätze- das SDF-1 abhängige ’homing’ von Knochenmarkstammzellen im Mausmodell.

In C57/BL6J Mäusen (n=4) wurde der Ramus interventrikularis anterior der linken Herzkranzarterie durch Ligatur verschlossen. 24h nach Myokardinfarkt analysierten wir die kardiale Expression von SDF-1 mittels RT-PCR. Weiterhin untersuchten wir im in vitro Boyden-Kammer-Ansatz die durch SDF-1 (100-500ng/ml) vermittelte Migration von Mäuse-Knochenmarkstammzellen (0.2x106 c-kit+ Zellen) (n=3). Zusätzlich wurde im Modell der Cremastermuskelpräparation der Maus (n=5) nach lokaler Applikation von SDF-1 (200ng/ml) das Fließverhalten CFSE-markierter grün-fluoreszierender Stammzellen durch intravitale Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Hierbei erfolgte nach intraarterieller Injektion von 2x106 c-kit+ Zellen die Analyse der Fraktion rollender Zellen während der ersten Passage und 1h nach Injektion die Erfassung der Zahl fest am Endothel postkapillarer Venolen adhärenter Stammzellen. Als Kontrollgruppe dienten Mäuse ohne vorherige lokale SDF-1 Exposition.

SDF-1 mRNA war 24h nach akutem Myokardinfarkt um das 7-fache hochreguliert. In vitro migrierten c-kit+ Stammzellen dosisabhängig entlang des SDF-1 Gradienten (25-75% Zellmigration). Nach lokaler SDF-1 Exposition in vivo war die Fraktion rollender Stammzellen signifikant erhöht (14±2% vs. Kontrolle: 6±1%; p<0.01), während die Zahl fest adhärenter Stammzellen lediglich tendenziell anstieg (8±4 Zellen/mm² vs. Kontrolle: 3±1 Zellen/mm²).

SDF-1 wird nach Myokardinfarkt induziert und vermittelt in vitro die zielgerichtete Migration von Knochenmarkstammzellen. In vivo kann SDF-1 bereits unter nicht-inflammatorischen Bedingungen die Interaktion von Stammzellen mit dem mikrovaskulären Endothel intensivieren. Dieses Ergebnis fordert eine differenzierte Analyse relevanter Kofaktoren für die regenerative Stammzellmigration.