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Die modulierende Wirkung des Cyclooxygenase-2 Inhibitors Celecoxib auf diskogenen Schmerz – Eine in vitro Studie mit humanen Annulus fibrosus Zellen
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Authors
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Sonja Häckel
- Inselspital/Universitätsspital Bern, Dept. Orthopädische Chirurgie und Traumatologie, Wirbelsäulen- und Beckenchrirurgie, Bern, Switzerland
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Surya Häne
- AO Forschungsinstitut, Davos, Switzerland
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Janick Eglauf
- AO Forschungsinstitut, Davos, Switzerland
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Junxuan Ma
- AO Forschungsinstitut, Davos, Switzerland
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Judith Pfannkuche
- AO Forschungsinstitut, Davos, Switzerland
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Sven Hoppe
- Inselspital/Universitätsspital Bern, Dept. Orthopädische Chirurgie und Traumatologie, Wirbelsäulen- und Beckenchrirurgie, Bern, Switzerland
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Christoph E. Albers
- Inselspital/Universitätsspital Bern, Dept. Orthopädische Chirurgie und Traumatologie, Wirbelsäulen- und Beckenchrirurgie, Bern, Switzerland
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Sibylle Grad
- AO Research Institute, Davos, Switzerland
| Published: | October 26, 2021 |
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Outline
Text
Fragestellung: Unter physiologischen Bedingungen stellt die Bandscheibe ein avaskuläres und nicht innerviertes Organ dar. Anhaltende entzündliche Prozesse, z.B. während der Bandscheibendegeneration, können sowohl das Einwachsen von Nervenzellen in die Bandscheibe fördern, als auch deren Sensibilisierung erhöhen und so zu chronischen Schmerzen führen.
Ziel dieser in vitro Studie war es, die direkte Wirkung des Cyclooxygenase-2 (COX-2) Inhibitors Celecoxib auf humane Annulus fibrosus (AF) Zellen, sowie dorsale Wurzelganglien-Neurone (DRG) unter pro-inflammatorischen Bedingungen zu untersuchen.
Methodik: AF-Zellen wurden aus Bandscheiben von Patienten mit traumatischer Bandscheibenverletzung (Pfirrmann Grad II-III), nach schriftlicher Zustimmung, isoliert (n=3). Durch die Zugabe von TNF-α [10 ng/ml], IL-1β [10 ng/ml] oder einer Kombination beider Zytokine [je 1 ng/ml] an Tag 1, wurde ein pro-inflammatorisches Milieu erzeugt. An Tag 2 erfolgte die Zugabe von Celecoxib [1, 10μM]. Nach einer Inkubation von insgesamt 4 Tagen wurde die Genexpression von Interleukin (IL)-6, IL-8, Kollagen (COL)-1 und -2, COX-2, Matrix-Metalloprotease-3 (MMP3) und des Nervenwachstumsfaktors (NGF) gemessen. Unstimulierte Zellen dienten als Kontrolle. Zudem wurde das entzündlich konditionierte Medium gesammelt und die Konzentrationen von Prostaglandin E2 (PGE2), IL-6, IL-8 und NGF, mittels ELISA, bestimmt. DRG-Zellen (Rattenzelllinie ND7/23) wurden mit konditionierten Medium und Zugabe von Celecoxib inkubiert und die Sensibilisierung mittels Calciumantwort auf einen Schmerzreiz (Bradykinin) gemessen.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Genexpression von IL-6, IL-8, MMP3 und NGF der humanen AF-Zellen waren unter pro-inflammatorischen Bedingungen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht (p<0,01). Die Behandlung mit Celecoxib [10μM] führte zu einer Erhöhung der COL2-Genexpression in entzündeten AF-Zellen.
Die Konzentration von PGE2 wurde in konditioniertem Medium gemessen und zeigte nach IL-1ß-Stimulation eine signifikante Erhöhung. Durch die Zugabe von 10μM Celecoxib konnte dieser Anstieg gehemmt werden (p<0,01). Nach Zugabe des konditionierten Medium zu den DRG-Zellen war die Nervenzellsensibilisierung, gemessen mittels Bradykinin-induziertem Calcium-Signal, erhöht. Durch die Celecoxib-Behandlung konnte die erhöhte Sensibilisierung der Nervenzellen signifikant vermindert werden (p<0,0001).
Die bisherigen Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Celecoxib eine potenziell entzündungshemmende Wirkung auf humane AF-Zellen hat. Außerdem konnte durch Celecoxib die Nervenzellsensibilisierung von DRG-Zellen, nach einer pro-inflammatorischen Stimulation durch das konditioniertes Medium von IL-1ß-behandelten hAFCs, reduziert werden.
