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Auswirkungen der lokalen Transplantation mesenchymaler Stammzellen und immunmodulatotischer Massnahmen auf zellulaerer und funktioneller Ebene nach einem Skelettmuskeltrauma der Ratte
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Veröffentlicht: | 23. Oktober 2017 |
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Fragestellung: Muskelverletzungen unterschiedlicher Aetiologie stellen im klinischen Alltag ein noch immer ungeloestes Problem dar. Die insuffiziente physiologische Muskelregeneration fuehrt zu einer Verminderung der Kontraktionskraft des betroffenen Muskels. In Vorarbeiten konnte gezeigt werden, dass die lokale Transplantation von aus dem Knochenmark gewonnenen Stammzellen (bmMSCs) nach einem Skelettmuskeltrauma des Musculus soleus der Ratte zu einer verbesserten Muskelfunktion fuehrt. Des Weiteren konnte ein eindeutiger Einfluss des Immunsystems auf die Regeneration von Knochen nachgewiesen werden. Hier zeigte sich, dass eine unausgeglichene adaptive Immunreaktion ueber einen erhoehten Anteil von pro-inflammatorischen CD8+ T-Zell-Subpopulationen zu einer Verzoegerung der Knochenheilung fuehrt. Basierend auf diesen Erkenntnissen, moechten wir untersuchen, inwieweit die Transplantation von MSCs die inflammatorische Immunantwort moduliert und ob eine CD8+ T-Zell-Depletion zu einer funktionellen Steigerung der Muskelkraft nach einem Skelettmuskeltrauma der Ratte fuehrt.
Methodik: Folgende Versuchsgruppen werden analysiert:
- 1.
- Alginat (alleinige Transplantation des Trägermaterials); n=8
- 2.
- Alginat + MSC (Trägermaterial+bmMSC); n=8
- 3.
- CD8- (Transplantation des Trägermaterials nach vorheriger CD8+ T-Zell-Depletion); n=6
Versuchstag 1: Knochenmarkbiopsie zur bmMSC Gewinnung (Gruppe1-3)
Versuchstag 14: Traumatisierung M. Soleus und Transplantation:
Anschliessend erfolgt je nach Gruppenzugehoerigkeit die Transplantation von Traegermaterial und/oder bmMSC. Die CD8+ Depletionstiere erhalten am 12. und 13. Versuchstag je 300ug eines spezifischen CD8+ Depletions-Antikoerpers.
Versuchstag 21: FACS-Analyse des Muskelhaematoms
Versuchstag 42: Biomechanische Auswertung
Darstellung des M. soleus und der Achillessehne. Abloesung des Muskels vom umliegenden Gewebe, Achillessehnen- Durchtrennung und Freilegung des N. ischiadicus. Die Achillessehne des M. Soleus wird durch einen Faden an eine Kraftmessfeder angeschlossen und der N. ischiadius mittels Elektroden stimuliert. Die sich entwickelnde Kraft der Muskelkontraktionen wird in Newton gemessen.
Die Quantifizierung der Wirkung der bmMSCs auf die Muskelregeneration erfolgt ueber die Messung der Muskelkraft.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Nach Stammzelltransplantation zeigt sich eine Hochregulierung der antiinflammatorischen CD4 Zellpopulationen in den entsprechenden Tieren. Dabei kommt es im Muskelhaematom zu einer Verschiebung der Ratio aus aus CD4+ und CD8+ T-Lymphozyten hin zum physiologischen systemischen Verhaeltnis im Blut. Somit scheinen bmMSC u.a. eine Regulation der proinflammatorischen Immunantwort zu induzieren. Die gezielte Depletion von CD8+ T-Lymphozyten erzielte hinsichtlich der biomechanischen Evaluation eine signifikante Erhoehung der Muskelkraftmessung im Vergleich zu nicht-depletierten Tieren (p=0,008).