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Einfluss von Knorpeltrauma und therapeutischen Substanzen auf immunmodulatorische Eigenschaften chondrogener Stamm-/Progenitor-Zellen (CSPCs)
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Veröffentlicht: | 6. November 2018 |
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Fragestellung: Angesichts der geringen Regenerationsfähigkeiten des Gelenkknorpels, ist das Interesse an chondrogenen Stamm-/ Progenitor Zellen (CSPCs) als Ziel- bzw. Effektorzellen stark gewachsen. Ziel dieser Studie war die Untersuchung immunmodulatorischer Eigenschaften der CSPCs und die Identifizierung induzierender bzw. supprimierender Einflussparameter.
Methodik: Humanes Knorpelgewebe wurde mit Einverständnis der Spender (n = 7) im Rahmen von Knie-TEP-Operationen erhalten und Knorpelstanzen bzw. CSPCs aus makroskopisch intaktem Knorpel gewonnen. Die Knorpelstanzen wurden mit Hilfe eines "Drop-Tower" traumatisiert (T) und mit NAC (TN) [2 mM], IGF1 (TI) [100 ng/mL], FGF18 (TF) [200 ng/mL] oder BMP7 (TB) [100 ng/mL] behandelt. Die Überstände (KÜ = Kontroll-Überstand, TÜ = Trauma-Überstand, ...) wurden nach 24 h bzw. 7 d abgenommen und dienten zur Stimulation isolierter CSPCs. Außerdem wurden die Therapeutika nachträglich zu TÜ- bzw. nicht-stimulierten CSPCs gegeben. Nach 72 h wurde die Genexpression (qRT-PCR) von CXCL1, IL1ß, IL8, IL10, RAGE, TLR4, TNFa und TSG6, sowie die Freisetzung von IL-6 (ELISA) gemessen. Die statistische Auswertung erfolge mittels Student's Test.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Stimulation mit 24h-TÜ induzierte die Genexpression Immunmodulations-assoziierter Mediatoren/ Rezeptoren [vs KÜ]: CXCL1 (2-fach, P = 0,0009), IL1ß (15-fach), IL8 (2,7-fach, P = 0,0009), IL10 (2-fach, P = 0,0072), RAGE (2,3-fach, P = 0,0002), TLR4 (2-fach, P = 0,0175) und TSG6 (1,5-fach, P = 0,0397), sowie IL-6 Freisetzung (5,7-fach, P < 0,0001). TNFa konnte nur vereinzelt detektiert werden. Mit Ausnahme von TLR4, dessen Transkription nach TFÜ-Stimulation induziert wurde ([vs KÜ]: 2,1-fach, P = 0,006), führten Überstände behandelter Knorpelstanzen nicht zur Induktion. Die nachträgliche Zugabe der Therapeutika zu TÜ hatte Substanz-abhängige Effekte: bspw. induzierte FGF18 die Genexpression von CXCL1 (1,6-fach, P = 0,049) und IL8 (3,3-fach, P < 0,0001), sowie die IL-6 Sezernierung (1,5-fach, P = 0,026), während BMP7 die entsprechenden Parameter senkte (CXCL1: -3,8-fach, P < 0,0001; IL8: -2,2-fach, P = 0,003; IL-6: -2,8-fach, P = 0,0002). FGF18 induzierte auch nach Zugabe zu nicht-stimulierten CSPCs die Genexpression von CXCL1 (2,4-fach, P < 0,0001) und IL8 (2-fach, P = 0,0007). Stimulation mit 7d-TÜ führte zu einer insgesamt geringeren Reaktion der CSPCs (gemessen an der IL-6 Freisetzung). Die vorliegenden Erkenntnisse weisen darauf hin, dass CSPCs immunmodulatorische Eigenschaften besitzen, welche durch Trauma-assoziierte Signalmoleküle und therapeutische Substanzen beeinflusst werden.