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Prä-seneszente Fibroblasten: Charakteristika und Interaktion mit Endothelzellen
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Authors
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Martin Oberringer
- Universität des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
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Martina Jennewein
- Universität des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
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Monika Bubel
- Universität des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
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Silke Guthörl
- Universität des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
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Tim Pohlemann
- Universität des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
| Published: | October 23, 2023 |
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Fragestellung: Die reguläre Interaktion von Fibroblasten und mikrovaskulären Endothelzellen ist eine zentrale Voraussetzung für die erfolgreiche Weichgewebeheilung. Da aufgrund der Alterung der Bevölkerung die Bedeutung der Zell-Seneszenz [1] für das Verständnis der Heilungsprozesse und die damit verbundenen Ansätze des Tissue Engineering (TE) immer größer wird, wurden Charakteristika von prä-seneszenten Fibroblasten, die durch serielle Passagierung in Kultur gealtert wurden, herausgearbeitet.
Methodik: Unter Nutzung kommerziell erhältlicher primärer humaner dermaler mikrovaskulärer Endothelzellen (HDMEC) und juveniler normaler humaner dermaler Fibroblasten (NHDF) wurden nicht-seneszente (ns-) mit prä-seneszenten (ps-) NHDF in Mono-Kultur (MK) und nach direkter Interaktion mit HDMEC in Co-Kultur (CK) verglichen (je n=4). Nach Kultivierung (24 h, 72 h) und Immunfärbung wurden mikroskopisch Proliferation und Anteil zu Myofibroblasten differenzierter NHDF quantifiziert.
Im indirekten Modell wurde, mit und ohne konditioniertem Medium von HDMEC (HDMEC-KM), der parakrine Einfluss auf ns- und ps-NHDF (je n=4) anhand der Expression Seneszenz-assoziierter Gene aus den Bereichen Zellzyklus (P16, P21, P38, P53), Zytoskelett (Vimentin (VIM)), extrazelluläre Matrix (Fibronektin, Kollagen 1 (COL1A1), Kollagen 3 (COL3A1)), sowie Zytokine (Interleukin (IL)-6, IL-8, Monocyte chemoattractant protein (MCP-1), Vascular endothelial growth factor (VEGFA)) überprüft.
Zusätzlich wurden in Zellkultur-Überständen die Proteine IL-6 und MCP-1 quantifiziert.
Unterschiede wurden mittels Student's t-test (bzw. Mann-Whitney-Test) auf Signifikanz überprüft (p<0,05).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Vergleich zu ns-NHDF zeigten ps-NHDF in MK nach 72 h eine schlechtere Proliferation. Der Anteil an Myofibroblasten war nach 72 h bei ps-NHDF sowohl in MK (1,22%) als auch in CK mit HDMEC (2,01%) geringer als bei ns-NHDF (MK: 5,12%, CK: 11,25%).
In MK zeigten ps-NHDF gegenüber ns-NHDF eine Erhöhung der Genexpression von P21 (3,3-fach), VIM (1,8-fach), MCP-1 (2,7-fach) und VEGFA (3,3-fach) und eine Erniedrigung von COL1A1 (2,3-fach) und COL3A1 (4,2-fach), sowie eine reaktivere Antwort auf HDMEC-KM. Die Sekretion von IL-6 und MCP-1 (72 h) war bei ps-NHDF stärker und wurde durch HDMEC-KM eher gehemmt.
Der Vergleich der Ergebnisse der Gen- und Proteinexpression verdeutlicht, dass ps-NHDF produktivere Mechanismen zur Zytokinsekretion haben und tendenziell reaktiver auf HDMEC sind. Gleichzeitig erfolgt ihre Proliferationshemmung bevorzugt über P21 und die Differenzierung zu Myofibroblasten ist schwächer ausgeprägt. Diese spezifischen Eigenschaften, die potentiell das transiente Milieu eines heilenden Weichgewebes positiv beeinflussen könnten, sollten für zukünftige Ansätze der Therapie und des TE von Weichgewebe Beachtung finden.
