gms | German Medical Science

Fragestellung: Die Behandlung osteogener Pilzinfektionen stellt eine große Herausforderung dar. Die systemische Gabe von Antimykotika ist aufgrund gravierender Nebenwirkungen in ihrer Dosierung begrenzt. Daher werden häufig die gängigen Antimykotika Ambisome (AMB), Fluconazol (FLU) und Voriconazol (VOR) Knochenzement beigemischt, um durch die lokale Applikation wesentlich höhere Dosierungen am Infektionsort zu erreichen, ohne dabei zu systemischen Nebenwirkungen zu führen. Allerdings ist wenig über den Einfluss auf die Zellproliferation und das osteogene Potential von humanen knochenmarksstämmigen mesenchymalen Stammzellen (BM-hMSCs) bekannt. Daher wurde in-vitro untersucht, wie sich diese drei Antimykotika in systemischer (geringer) und lokaler (hoher) Dosierung auf die Zellzahl (DAPI-Zählung) und die Osteoproliferation, durch Bestimmung des Hydroxylapatit(HA)-Gehalts (radioaktives ^99mTecnetium-Hydroxydiphosphonat (^99mTc-HDP) Labeling), auswirken.

Methodik: Zellkultur mit BM-hMSC (n=6) (10.000 Zellen/cm²) mit je 8 Gruppen in 35mm-Petrischalen (insgesamt 48 Schalen) über 21 Tage mit folgenden Bedingungen: nicht-osteogene Negativkontrolle (NK) mit Dulbecco's modified Eagle’s medium low glucose + Fötales Rinderserum (DMEM LG+FCS). Osteogene Kontrolle (OK) mit DMEM LG+ FCS, 100 nM Dexamethason, 50 µM L-Ascorbinsäure, 10 nM Glycerophosphat. VOR1: wie OK + 2 µg/ml Voriconazol (VOR). VOR2: wie OK + 5 µg/ml VOR. AMB1: wie OK + 23 µg/ml Ambisome (AMB). AMB2: wie OK + 43 µg/ml AMB. FLU1: wie OK + 9 µg/ml Fluconazol (FLU). FLU2: wie OK + 140 µg/ml FLU. Daraufhin wurden die Kulturen mit 5MBq ^99mTc-HDP für 15 min inkubiert und der Uptake des Tracers, welcher hoch-selektiv an HA bindet, im Aktivimeter bestimmt. Zur Bestimmung der Zellzahl wurden die Proben mit DAPI gefärbt und die Zellen ausgezählt. Statistische Auswertung mit Kolmogorov-Smirnov-Test und einseitiger ANOVA-Analyse mit Bonferroni post-hoc Testung. Signifikanzniveau p ≤ 0,05.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der ^99mTc-HDP-Uptake war in sämtlichen osteogenen Proben signifikant erhöht gegenüber der NK (0,469 MBq). Innerhalb der osteogenen Gruppen wurde der geringste Uptake in VOR1 (1,022 MBq) und VOR2 gemessen (1,175 MBq). Hier wurde eine signifikant niedrigere 99mTc-HDP-Aufnahme als in OK mit 1,780 MBq (p≤0,01) gemessen. Demgegenüber zeigten die anderen Antimykotika-Gruppen keine signifikanten Unterschiede im Vergleich zu OK. In den DAPI-Färbungen konnten signifikant höhere Zellzahlen in sämtlichen osteogenen Gruppen gegenüber der NK nachgewiesen werden (p<0,0001) ohne signifikante Unterschiede zwischen den einzelnen osteogenen Gruppen zu zeigen.

Unsere Daten konnten zeigen, dass AMB und FLU weder in lokalen noch in systemischen Konzentrationen einen negativen Einfluss auf die Osteogenese von BM-hMSC in-vitro haben. Demgegenüber beeinflusst VOR zwar in beiden Konzentrationen die Osteogenese von BM-hMSC negativ, jedoch kommt es weiterhin zu einer signifikanten Deposition von HA. Ein negativer Einfluss auf die Zellproliferation konnte in keiner Gruppe gezeigt werden.