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Fragestellung: Verletzungen des Knochens induzieren eine Inflammation, die mit der Rekrutierung von Immunzellen u.a. mit Natürlichen Killer (NK)-Zellen in das verletzte Gewebe einhergeht. NK-Zellen sezernieren nach Stimulation mit Interleukin (IL)-12 und IL-18 das pro-inflammatorische Zytokin Interferon (IFN)-γ, das eine wichtige Rolle bei der Infektabwehr spielt. Im Rahmen der Regeneration des verletzten Knochens kommt es außerdem zu einer Ansammlung von mesenchymalen Stammzellen (MSC) und deren Differenzierung in Osteoblasten. Unter Berücksichtigung der räumlichen Nähe von NK-Zellen und MSC im verletzten Knochen wurde in dieser Studie untersucht, ob MSC die Fähigkeit von NK-Zellen, IFN-γ zu produzieren, beeinflussen können.

Methodik: Um den gegenseitigen Einfluss von NK-Zellen und MSC zu untersuchen, wurden Ko-kultur Experimente mit beiden Zelltypen, sowohl in direktem Zell-Zell-Kontakt, als auch getrennt im Transwell durchgeführt. Dazu wurden einerseits die humane NK-Zelllinie NK92 als auch humane primäre NK-Zellen aus peripherem Blut gesunder Probanden verwendet. Humane MSC wurden aus dem Knochenmark, das während des Einsatzes einer Totalendoprothese in Patienten gewonnen wurde, isoliert. NK-Zellen und MSC wurden in unterschiedlichen Mengenverhältnissen (1:1 bis 20:1) ko-kultiviert. Zur Bestimmung der Aktivierung der NK-Zellen wurde die Produktion von IFN-γ, nach Stimulation der Zellen mit IL-12 und IL-18 mittels ELISA und intrazellulärer Durchflusszytometrie gemessen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass NK-Zellen vermehrt IFN-γ sezernieren, wenn sie in Gegenwart von MSC stimuliert wurden. Bei einem Verhältnis von 20:1 NK-Zellen zu MSC zeigte sich eine um mehr als 200% erhöhte IFN-γ Produktion. Mit zunehmender MSC-Zellzahl kam es zu einer weiteren Steigerung auf bis zu 350%. Dieser Effekt wurde weiter verstärkt, wenn die NK-Zellen erst über 24 Stunden mit den MSC vorinkubiert wurden, bevor sie mit IL-12/IL-18 stimuliert wurden. Der verstärkende Effekt der MSC auf die NK-Zellen zeigte sich auch, wenn die Zelltypen in einem Transwell durch eine für lösliche Moleküle durchlässige Membran kultiviert wurden.

MSC verstärken die Fähigkeit von NK-Zellen IFN-γ zu synthetisieren. Die modulatorische Aktivität der MSC scheint zumindest teilweise auf einem löslichen Faktor zu beruhen. Die Aufklärung des Mechanismus ist Gegenstand aktueller Arbeiten. Bei Kontakt von MSC und NK-Zellen im verletzten Gewebe, könnte sich die verstärkte Reaktivität der NK-Zellen positiv auf die Infektabwehr auswirken.