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Therapeutischer Einfluss extrazellulärer Vesikel (EV) aus mesenchymalen Stamm-/Stromazellen (MSC) auf die partikelinduzierte Osteolyse im murinen Calvariamodell
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Authors
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Christina Polan
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Verena Börger
- Institut für Transfusionsmedizin, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Gero Hilken
- Zentrales Tierlabor, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Alexandros Moraitis
- Klinik für Nuklearmedizin, Präklinische Theranostik, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Katharina Lückerath
- Klinik für Nuklearmedizin, Präklinische Theranostik, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Magdalena Staniszewska
- Klinik für Nuklearmedizin, Präklinische Theranostik, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Verena Behnke
- Klinik für Nuklearmedizin, Präklinische Theranostik, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Manuel Burggraf
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Heinz-Lothar Meyer
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
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Max Daniel Kauther
- Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Kinderorthopädie, Agaplesion Diakonieklinikum Rotenburg, Rotenburg (Wümme), Germany
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Marcel Dudda
- BG Klinikum Duisburg gGmbH, Universitätsklinikum Essen, Duisburg, Germany
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Monika Herten
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
| Published: | October 23, 2023 |
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Fragestellung: Bei der Partikelkrankheit führt eine aseptische Entzündungsreaktion auf Abriebpartikel, welche im Rahmen von Abriebprozessen bei Endoprothesen entstehen, zu einer Induktion und Einwanderung von knochenabbauenden Zellen. Durch eine vermehrte Knochenresorption kommt es zu einer Lockerung der Endoprothesen-Bestandteile, sodass Revisions-Eingriffe erforderlich werden.
Extrazelluläre Vesikel (EV) aus Mesenchymalen Stamm-/ Stromazellen (MSC) spielen eine zentrale Rolle in der Regulation des Knochen- und Entzündungsstoffwechsel. Ziel des Projektes ist es, im etablierten Calvariamodell (Polan, Brenner et al. 2023; Merkel, Erdmann et al. 1999; von Knoch, Heckelei et al. 2005; Wedemeyer, Xu et al. 2007; Jablonski, Polan et al. 2017) den Effekt der MSC-EV auf den partikelinduzierten Knochenabbau zu untersuchen und mögliche Einflüsse auf Knochenresorption und -regeneration zu untersuchen. Zum weiteren soll überprüft werden, ob nur immunmodulativ aktive EV-Präparationen in der Lage sind, einen Einfluss auf die Osteolyse zu zeigen.
Methodik: 66 männliche, 12 Wochen alte C57BL/6 Mäuse wurden randomisiert behandelt. Als Abriebpartikel wurden Polyethylenpartikel (UHMWPE) gewählt, die direkt auf das Periost appliziert wurden. Behandlung mit MSC-EV erfolgte mit unterschiedlichen Präparationen, die sich in ihrer therapeutischen Wirksamkeit basierend auf immunmodulatorische Eigenschaften, unterscheiden. Die Überprüfung der Knochendichte erfolgt mittels µCT Scans, prä- und postoperativ. Zusätzlich werden histopathologische Untersuchungen durchgeführt, die Aussagen zur Knochendicke, erodierten Oberfläche und Knochenabbau zeigen. Der Einfluss auf Knochenabbau und Entzündungsprozesse wird über Serumparameter gemessen.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Erste Ergebnisse zeigen Unterschiede im Grad der Osteolyse bei den behandelten Tieren. Während die unbehandelten Tiere eine Reduktion der Knochendichte von Ø 394,2 mg/cm³ Hydroxyapatit (HA) auf 344,3 mg/cm³ HA zeigen, sind behandelte Tiere mit immunmodulativ aktiven MSC-EV Präparationen deutlich weniger betroffen (Ø 386,1 mg/cm³ HA). Behandelte Tiere mit nicht aktiven MSC-EV Präparationen weisen eine ähnlich reduzierte Knochendichte auf wie unbehandelte Tiere (Ø 349,0 mg/cm³ HA). Die Analysen der Serumproben versprechen weiteren Aufschluss.
Dieser in-vivo Versuch zeigt die Wirksamkeit für den therapeutischen Einsatz von MSC-EVs im orthopädischen Bereich.
