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Apoptose bei Chondrozyten
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Veröffentlicht: | 11. November 2003 |
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Fragestellung
Dedifferenzierung und Apoptose von Knorpelzellen spielt bei verschiedenen Knorpelerkrankungen eine entscheidende Rolle. In früheren Untersuchungen konnten wir zeigen, dass durch die Adhäsion der Chondrozyten über beta1-Integrine an extrazellulaeren Matrix-Komponenten wie Kollagen Typ II der Ras-MAP Kinase-Signalübertragungsweg, ein zentraler Signalweg in den Chondrozyten, stimuliert wird (Shakibaei et al., 1999). Wir vermuten, dass die Aktivierung dieser Signalkaskade u.a. eine Dedifferenzierung der Chondrozyten und ihren Zelltod verhindern könnte. Unsere folgenden Untersuchungen sollten klären, ob dieser Signalübertragungsweg verantwortlich ist für den Erhalt des differenzierten Phaenotyps der Chondrozyten und ihr überleben.
Methoden
Primäre menschliche Chondrozyten wurden auf einer mit Kollagen Typ II beschichteten Unterlage angezüchtet. Die Zellen wurden mit einem spezifischen Hemmstoff (UO126) behandelt, der die Mitogen Aktivated Protein Kinase/Extracellular Signal Regulated (ERK1/2) Kinase (MEK), eine Kinase oberhalb der Kinase ERK im Ras-MAPKinase-Signalübertragungsweg hemmt. Mittels Westernblot-Analyse wurde die Synthese von ERK1/2, die Bildung des Apoptosemarkers "aktivierte Caspase-3" und des Apoptose-typischen 85 kDa-Spaltprodukts von PARP [Poly(ADP-Ribose) Polymerase] untersucht. Elektronenmikroskopisch wurden die Zellen auf morphologische Apoptosezeichen untersucht.
Ergebnisse
Die Westernblot-Untersuchung ergab eine Dosis-abhängige steigende Synthese von aktivierter Caspase-3 und PARP-Spaltung in den behandelten Chondrozyten als Hinweise auf Apoptose. Die elektronenmikroskopische Untersuchung ergab typische morphologische Apoptosezeichen wie ringförmige Heterochromatinkondensationen im Zellkern, Matrixabbau, Zerfall der Zelle in "apoptotic bodies", Vakuolenbildung. Ausserdem war die Synthese von aktiviertem ERK1/2 vermindert, die Gesamt-ERK-Menge blieb dagegen unbeeinflusst. Auch die immunhistochemische Untersuchung zeigte, dass die behandelten Chondrozyten aktivierte Caspase-3 bildeten.
Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse zeigen, dass der MAPKinase Signalübertragungsweg von ausserordentlicher Bedeutung für die Signalübertragung in den Chondrozyten und das Überleben der Chondrozyten ist, denn eine Hemmung dieses Signalübertragungsweges führt zur Apoptose der Chondrozyten. Möglicherweise spielt die Hemmung dieses Signalübertragungsweges eine Rolle in der Pathogenese verschiedener Knorpelerkrankungen (Arthritis und Arthrose).