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Fragestellung: Die Unterstützung der Sehnenheilung mit Wachstumsfaktoren könnte die Heilung verbessern und Redefekte verringern. Vorangegangene Studien zeigten, dass wichtige Eigenschaften der Tenozyten, wie die Zellaktivität und die Expression und Sekretion von Kollagen I, durch die Stimulation mit BMP-7 deutlich verbessert werden konnten [1]. Es sollte nun geklärt werden, welche Rezeptoren und Signalmoleküle bei der BMP-7 Stimulation von Tenozyten eine Rolle spielen?

Methodik: Tenozyten aus Supraspinatussehnen 6 männlicher Spender (63-69 Jahre) wurden mit 200 oder 1000ng/ml rhBMP-7 stimuliert. Proteinlysate wurden nach 15, 30, 60 und 120 min gewonnen, um die Phosphorylierung von Smad1/5/8 mittels Western Blot zu untersuchen. Exemplarisch wurde die Phosphorylierung von nicht-Smad Signalmolekülen wie ERK1/2, p38, Akt und JNK untersucht. RNA wurde nach 1, 2, 4 und 8 h isoliert und mittels Real-Time PCR die Expression der BMP-Rezeptoren (BMPR-Ia, -Ib, -II), Activin-Rezeptoren (ActR-I, -IIa, -IIb), Smad1, 4, 5, 8, des BMP Zielgenes ID1, Scleraxis (SCX), Osteocalcin (OC) und Kollagen II (KII) bestimmt.

Statistik: Mann-Whitney-U Test, p<0.05, Bonferroni Holm Korrektur

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die relative Phosphorylierung von Smad1/5/8 war 30 und 60 min nach BMP-7 Stimulation in den Tenozyten signifikant erhöht. Die exemplarische Analyse der ERK1/2 und JNK Phosphorylierung zeigte keine Regulation nach BMP-Stimulation. Die p38 und Akt Phosphorylierung stieg nach 60 und 120 min leicht an.

Die Expression von BMPR-Ib wurde durch die BMP-7 Stimulation gegenüber den anderen Typ I Rezeptoren am stärksten hoch reguliert. Bei den Typ II Rezeptoren zeigte BMPR-II den stärksten Anstieg, während ActR-IIb nach 2 und 4 h signifikant verringert war. Die Expression von Smad1 und 4 wurde leicht erhöht. Smad5 zeigte keine Unterschiede. Nach 4 und 8 h wurde die Smad8 Expression signifikant gesteigert. Die Expression von ID1 wurde nach 1 und 2 h signifikant erhöht und stieg bis zu 8 h weiter deutlich an. Die SCX Expression wurde nach 1 bis 4 h signifikant erhöht und zeigte nach 8 h eine weitere deutliche Zunahme der Expression. Die BMP-7 Stimulation hatte keinen Einfluss auf die OC und KII Expression.

Die Studie zeigt, dass auf mRNA-Ebene der Typ I Rezeptor BMPR-Ib und der Typ II Rezeptor BMPR-II die am stärksten regulierten Rezeptoren in Tenozyten nach BMP-7 Stimulation sind. Zusätzlich scheint Smad8 das wesentliche Signalmolekül zu sein. Eine wichtige Rolle von Smad8 in der tenogenen Differenzierung wurde bereits in früheren Studien gezeigt [2]. Im Gegensatz dazu scheinen Smad1 und 5, welche in dieser Studie kaum reguliert waren, entscheidend bei der osteogenen Differenzierung zu sein [3]. Dies, zusammen mit der stark erhöhten Expression des Sehnenmarkers SCX, macht deutlich, dass BMP-7 eine positive Wirkung bei der Unterstützung der Sehnenheilung haben könnte, ohne eine osteogene Differenzierung zu stimulieren.