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Fragestellung: Mesenchymale Stammzellen (MSCs) sind eine mögliche Zellquelle für Tissue Engineering Produkten zur Reparatur vonr Knorpelschäden. Chondrogen differenzierende MSCs exprimieren Merkmale hypertropher Wachstumsfugenchondrozyten. Dies macht den Einsatz von MSCs bedenklich, da Hypertrophie zu Apoptose, Vaskularisation und Ossifikation führt. Ein in vitro Hypertrophie Modell für chondrogen differenzierende MSCs wurde entwickelt. Im Rahmen dessen wurde nachgewiesen, daß sich MSCs funktionell unter bestimmten Kulturbedingungen wie Wachstumsfugenchondrozyten verhalten. Schilddrüsenhormon induziert Hypertrophie, während TGF-beta und hohe Steroiddosen Hypertrophie inhibieren. Der Phänotyp sowie das Expressionsmuster vieler Hypertrophiemarker (Rezeptoren, Matrixproteine etc.) entspricht dem hypertropher Chondrozyten. Unter anderem wird PTHrP-Rezeptor exprimiert. PTHrP hemmt in der Wachstumsfuge die terminale Differenzierung. Die Eignung von PTHrP für die Inhibition von Hypertrophie in der MSCs und die Anwendbarkeit des in vitro Hypertrophie Modells zur Testung von Kulturbedingungen, die auf die Inhibition terminaler Differenzierung abzielen, sollen überprüft werden.

Methodik: MSCs werden von proximalen Femora von 2 Hüft-TEP-Patienten gewonnen. MSCs werden amplifiziert und in Aggregatkultur (je 200.000 Zellen) in chondrogenem Medium (DMEM 10 ng/ml TGF-beta3, 1 % ITS+; 100 nM Dexamethason, 50 µg/ml Ascorbat, 40 µg/ml L-Prolin) für 14 d differenziert. Nach 14 d erfolgt in einem Teil der Aggregate die Induktion von Hypertrophie durch Reduktion von Dexamethason auf 1 nM, Entzug von TGF-beta3 und Gabe von 1 nM Trijodthyronin. Die übrigen behalten das chondrogene Medium. Für die gesamte Dauer der Kultur wird dem Medium 0 (Kontrolle), 1, 10 oder 100 pM PTHrP(1-40) zugesetzt. Die Entnahme erfolgt an d 1, 14 und 28 zur histologischen und biochemischen Analyse mit Bestimmung des DNA-Gehaltes, des (Glykosaminoglykan) GAG-Gehaltes (als Differenzierungsmerkmal) und der aklalischen Phosphatase (ALP) Aktivität im Medium (als Hypertrophiemerkmal.

Ergebnisse: Die ALP Aktivität ist an Tag 28 nach der Induktion von Hypertrophie signifikant höher als ohne. PTHrP unterdrückt in chondrogenen Medium und unter Hypertrophie induzierenden Bedingungen bei 10 pM und 100 pM die ALP Aktivität im Medium signifikant. Ohne Induktion von Hypertrophie ist der GAG-Gehalt bei 100 pM PTHrP signifikant vermindert, währen in er Hypertrophen Gruppe die Differenzierung bei 10 pM und 100 pM inhibiert wird.

Schlussfolgerungen: PTHrP inhibiert sowohl die Differenzierung als auch die Entstehung eines hypertrophen Phänotyps. Bei 10 pM PTHrP könnte ein therapeutischer Bereich legen, wo die Inhibition von Hypertrophie die Hemmung der Differenzierung überwiegt. Für eine abschließende Aussage ist die Wiederolung dieser vorläufigen Ergebnisse notwendig. Das in vitro Hypertrophie Modell ist geeignet zur Testung von Bedingungen, die auf die Inhibition terminaler Differenzierung abzielen.