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Fragestellung: Adhäsionsproteine mit ihren unterschiedlichen Funktionen, wie z. B. Fokal- oder Zell/Zell-Adhäsion spielen im gesamten Bereich des Tissue Engineering und der damit verbundenen dreidimensionalen Zellkultur eine ebenso wichtige Rolle wie bei der erfolgreichen ossären Integration von Implantaten.

Integrine, transmembrane Glykoproteine, sind hauptverantwortlich für die Verbindungen der Zelle mit der extrazellulären Matrix (EZM). Galektin- 3, ein Lektin, ist extrazellulär ein Ligand für verschiedene Integrin-Rezeptoren, jedoch kann es auch an Proteine der EZM, wie z.B. Laminin oder Fibronektin binden. Der Osteoblast, der die Matrixproduktion maßgeblich steuert, zeigt ein uneinheitliches Expressionsmuster der Integrine und Galektine.

Bisher gibt es keine genauen Angaben in der Literatur, welchen Einfluss verschiedene Kulturbedingungen auf die Integrin- und Galektinexpression der Zelle haben. Ziel dieser Studie ist der Nachweis der relevanten Integrine und Galektine an osteoblastären Zellen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Kulturmodelle wie der 2D- oder 3D Kultivierung in der Langzeitkultur.

Methodik: Primäre humane Osteoblasten (HOB) wurden aus Hüftkopfspongiosa von 5 Patienten mittels Explantat-Methode isoliert. Die Zellen wurden sowohl in Monolayerkulturen (2D-HOB) als auch in dreidimensionalen trägerfreien Langzeitkulturen (3D-HOB) über einen Zeitraum von 20 Wochen mit osteogenem Medium kultiviert. Das Galektin- 3 (Gal-3) und die Integrine alpha (a)2beta (ß)1, a3ß1, a4ß1, a5ß1 und avß3 wurden mittels Immunohistochemie mit spezifischen Antikörpern auf Objektträgern bei 2D-Kulturen und Cryoschnitten bei 3D Kulturen nachgewiesen. Die Auswertung erfolgte semiquantitativ nach dem Remmele Score.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Gal- 3 war bei 2/3 der Patienten im 2D-Modell nachweisbar. Im 3D- Modell jedoch zeigte Gal-3 bei allen Patienten eine positive Expression. Der Anteil der Gal-3 positiven Zellen lag bei beiden Kulturmodellen in einem Bereich von 30-70%. Die Identifizierung der Integrine- und der Untereinheiten (U) ergab ein uneinheitliches Bild. So zeigte sich z.B. für die ß1-U nur bei 70% der 2D-Kulturen vs. 100% der 3D-Kulturen eine positive Reaktion, während die a4-U bei beiden Kulturmodellen ein positives Ergebnis ergab.

In der vorliegenden Studie werden Ergebnisse zur Expression von Integrinen und Gal- 3 von HOB präsentiert. In der Literatur finden sich darüber widersprüchliche Angaben. So konnten auch wir die ß1-U nicht in allen 2D-HOB nachweisen. Jedoch kann die positive Darstellung der ß1-U bei 100% der 3D-HOB ein Hinweis darauf sein, dass die Entscheidung für ein bestimmtes Kulturmodell Einfluss auf die Integrin- und Gal-3 - Expression hat. Entsprechend konnten wir - nach unserem Kenntnisstand - erstmalig den Einfluss der Kulturmodelle (2D-HOB vs. 3D-HOB) in der Langzeitkultur zeigen. Diese Ergebnisse sind von entscheidender Bedeutung für alle Untersuchungen im Bereich der ossären Integration, so z.B. für Testungen von neuen optimierten Implantatoberflächen.