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Einleitung: Die Neovaskularisation spielt eine bedeutende Rolle beim Überleben von Implantaten und stellt daher ein wichtiges Forschungsgebiet im Bereich der Gewebeersatzforschung dar.

In Tiermodellen konnte gezeigt werden, dass die Implantation von endothelialen Progenitorzellen aus Nabelschnurblut (cbEPCs) zur Ausbildung eines komplexen, funktionellen Blutgefäßssystems in den Implantaten führt, während EPCs aus adultem Peripherblut (pbEPCs) in diesem Modell nur ein relativ geringes vaskulogenes Potenzial zeigten, was möglicherweise durch eine altersbedingte Dysfunktion dieser Zellen erklärt werden kann. Growth differentiation factor 11 (GDF11) wurde vor kurzem als Verjüngungsfaktor identifiziert, der altersbedingte Fehlfunktionen von Muskel-Stammzellen und neuronale Stammzellen revertieren kann. In dieser Studie sollte daher untersucht werden, ob über GDF11-Gabe angiogenese- und vaskulogenese-relevante Zellfunktionen von pbEPCs stimuliert werden können.

Methoden: EPCs wurden aus adultem Peripherblut über eine Dichtegradientenzentrifugation isoliert. Die Stimulierung der EPCs erfolgte für unterschiedliche Zeiten mit rekombinanten GDF11 (40ng/ml). Die Effekte von GDF11 auf EPCs wurden analysiert in Bezug auf Proliferation, Apoptose, Migration, Seneszenz und Smad2/Smad3-Phosphorylierung. Zur Bestimmung des vaskulogenen Potenzials von GDF11 wurden 3D-Sphäroid-Sproutingassays durchgeführt. Die Expressionsanalyse der unterschiedlichen TGF-β Rezeptoren erfolgte über immunhistologische Färbungen.

Ergebnisse: Immunhistologisch konnte die Expression der TGF-β Typ-I- Rezeptoren ALK-4 und ALK-5 in pbEPCs nachgewiesen werden, während ALK-7 nicht exprimiert wird. Die Stimulierung von pbEPCs mit GDF11 führte zu einer Zunahme in der Phosphorylierung von Smad2/Smad3 und damit zu einer Aktivierung dieses Signaltransduktionsweges. Des weiteren induzierte GDF11 die Migration der pbEPCs und die Gefäßaussprossung von pbEPC-Sphäroiden. Im Gegensatz hierzu hatte GDF11 einen inhibierenden Effekt auf die Seneszenz der pbEPCs. Andere Zellparameter wie Proliferation und Apoptose wurden von GDF11 nicht beeinflusst.

Diskussion: Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass GDF11 einige vaskulogene-relevante Wachstumsparameter stimuliert und daher möglicherweise eine therapeutische Option darstellen könnte mit dem Ziel das vaskulogene Potenzial von pbEPCs zu verbessern.