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Diese Studie thematisiert die Effekte von Stickstoffmonoxid (NO) auf Präadipozyten, Vorläuferzellen des Fettgewebes, und Endothelzellen. Diverse physiologischen und pathophysiologischen Prozesse im gesamten Körper einschließlich des Fettgewebes und Endothels gehen auf das wichtige Signalmolekül NO zurück. Die Expression der durch Zytokine induzierbaren Stickstoffmonoxidsynthase (iNOS), einem Mitglied der Enzymfamilie der NO-Synthasen, und die damit verbundene Produktion von NO bestimmen die frühe Entzündungssituation wie sie in Wunden nach Transplantationen vorliegt. Da die Implantation von Präadipozyten in Kombination mit Endothelzellen als innovativer Ansatz zur Rekonstruktion von Gewebsdefekten des Weichgewebes gilt, thematisiert die vorliegende Studie die Einflüsse von NO auf diese beiden Zelltypen.

Präadipozyten wurden aus humanem subkutanem Fettgewebe isoliert und in Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM)/F12 (1:1) mit 10% Kälberserum-Zusatz (FCS) kultiviert. Nach 7-14 Tagen Expansion wurde in Abwesenheit von FCS die Differenzierung eingeleitet durch Zugabe von Insulin, Isobutylmethylxanthin, Pioglitazon, Dexamethason und Transferrin. Um den Einfluss von NO auf Fettgewebsvorläuferzellen zu untersuchen, wurde der NO-Donor DETA/NO zugegeben. Proliferation und Differenzierungsausmaß wurden mikroskopisch und enzymatisch, d.h. durch Messung des in reifen Fettzellen hoch exprimierten Enzyms Glycerophosphatdehydrogenase, bestimmt. Parallel dazu wurden primäre Rattenaortenendothelzellen (EC) isoliert und in RPMI 1640/ 20% FCS kultiviert. DETA/NO wurde den Zellen zugegeben, um den Effekt von NO auf die stress-response Gene Bcl-2, vascular endothelial growth factor (VEGF) und heme oxygenase (HO)-1 zu analysieren.

Unsere Versuche zeigen, dass NO in Kombination mit den konventionell eingesetzten differenzierungsfördernden Faktoren signifikant die Reifung adipogener Vorläuferzellen zu reifen Fettzellen steigert (p<0.05, n=3). NO verbessert auch dann die Ausreifung, wenn nur Dexamethason, Insulin und Transferrin zur Differenzierungsinduktion eingesetzt werden. Die Proliferation von Präadipozyten hingegen wird durch NO-Zusatz gehemmt. In Endothelzellen führt die Zugabe von DETA/NO zur Hochregulation des proangiogenen VEGF, des antiapoptotischen Bcl-2 und des antioxidativ wirksamen Enzyms HO-1 (p<0.05, n=4).

Die vorliegende Studie betont die zentrale Rolle der iNOS Aktivität in Hinblick auf die Regulierung diverser Schutzproteine und angiogetischer Faktoren. Unsere Ergebnisse lassen darüber hinaus die Anwendung von NO Donoren beim Tissue Engineering von Fettgewebe mit Präadipozyten und Endothelzellen in einem dreidimensionalen Konstrukt sehr sinnvoll erscheinen, da NO die Differenzierung adipogener Vorläuferzellen optimiert und die Angiogenese stimuliert. Zwei momentan große Probleme der Fettgewebszüchtung, insuffiziente Fettzelldifferenzierung und mangelhafte Vaskularisierung im Konstruktinneren, könnten sich so in Zukunft lösen lassen.