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German Congress of Orthopedic and Trauma Surgery (DKOU 2018)

23.10. - 26.10.2018, Berlin

Vergleich der Oberflächenrezeptoren mesenchymaler Stammzellen aus Beckenkammspongiosa und Reaming-Debris mit höherer osteogener Potenz

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Franziska Forchheim - Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Sektion Unfallchirurgie, Heidelberg, Germany
  • Michael Tanner - Universitätsklinikum Heidelberg, Department Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, HTRG - Heidelberg Trauma Research Group, Heidelberg, Germany
  • Gerhard Schmidmaier - Universitätsklinikum Heidelberg, Department Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Heidelberg, Germany
  • Fabian Westhauser - Universitätsklinikum Heidelberg, Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018). Berlin, 23.-26.10.2018. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2018. DocPT20-1123

doi: 10.3205/18dkou711, urn:nbn:de:0183-18dkou7110

Published: November 6, 2018

© 2018 Forchheim et al.
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Text

Fragestellung: Ein Baustein der modernen Knochendefekttherapie ist der gezielte Einsatz von biologischen Aktivatoren wie Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) und BMP-7 oder Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) zur osteogenen Stimulation von mesenchymalen Stammzellen (MSC), die die Grundlage der knöchernen Regeneration darstellen. Klinisch werden MSC aus verschiedenen Herkunftsgeweben gewonnen: aus Beckenkammspongiosa als bisherigem Goldstandard, sowie aus Reaming-Debris (RIA). Es konnte gezeigt werden, dass MSC aus RIA (RMSC) signifikant besser osteogen differenzieren als aus Spongiosa isolierte MSC (BMSC) und zudem auf Stimulationsreize durch BMP-2, BMP-7 und IGF-1 mit einem höheren Grad osteogener Differenzierung reagieren. Bislang ist weitgehend unbekannt, worin die Gründe hierfür liegen. Eine mögliche Erklärung könnte eine unterschiedliche Ausprägung von Oberflächenrezeptoren auf der MSC-Oberfläche sein, die für die Transaktion osteogener Differenzierungsreize verantwortlich sind: je dichter die Rezeptorenausstattung, desto sensitiver reagiert eine Zelle auf exogene Stimulation.

Methodik: In dieser Studie wurden RMSC und BMSC von n=10 Spendern herangezogen. Im Hauptversuch erfolgte die indirekte Quantifizierung der Oberflächenrezeptoren für BMP-2 (BMPR2, BMPR1A), BMP-7 (ACVR1A, ACVR2A) und IGF-1 (IGF1R) mittels quantitativer Real-Time-PCR (qPCR). Zur Normalisierung der Expressionsdaten wurde als definiertes, nicht-reguliertes Referenzgen GAPDH herangezogen. Die Auswertung der Daten erfolgte mit der MxPro Software (Agilent Technologies, Santa Clara, USA). Es erfolgte eine relative Quantifizierung durch den Vergleich der gewonnenen Expressionsdaten oben genannter Oberflächenrezeptoren der BMSC und RMSC. Die statistische Auswertung erfolgte unter Nutzung des T-Tests für unabhängige Stichproben mittels SPSS (Version 23, IBM, Armonk, USA). Statistische Signifikanz wurde für p<0,05 definiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede der Genexpression der Oberflächenrezeptoren BMPR2 und BMPR1A sowie ACVR1A und ACVR2A in RMSC und BMSC. Der Oberflächenrezeptor IGF1R zeigte eine signifikant (p=0,018) höhere Expression in RMSC.

Wie in Studien unserer Arbeitsgruppe nachgewiesen, zeigen RMSC eine signifikant höhere osteogene Potenz als BMSC und ein sensitiveres Ansprechen auf Stimulationsreize durch verschiedene Differenzierungsfaktoren. Dies kann durch den quantitativ höheren Besatz der Zelloberfläche der RMSC mit Rezeptoren für die jeweiligen Differenzierungsfaktoren nur bedingt erklärt werden, da sich mit Ausnahme von IGF1R keine signifikanten Unterschiede im Rezeptorenbesatz zeigen. Folgestudien sollten weitere Aspekte zellulärer Diversität zwischen RMSC und BMSC beleuchten.