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Fragestellung: Arthrotische Chondrozyten durchlaufen eine pathologische Phänotypveränderung in Form einer starken Zellvergrößerung (Hypertrophie) einhergehend mit der Bildung gewebemineralisierender Faktoren. Dies wird in sehr ähnlicher Art auch bei der In-vitro-Chondrogenese mesenchymaler Stromazellen (MSCs) beobachtet. Inhibition endogener WNT/β-Catenin-Signale kann dem entgegenwirken und typische Hypertrophieaspekte (COL10A1-, IBSP-mRNAs, Alkalische Phosphatase, ALP) senken, jedoch ist der Ursprung der WNT-Signale derzeit unbekannt. Prohypertrophe WNT-Liganden konnten bisher nicht nachgewiesen werden. Ziel war es zu untersuchen, ob die in MSCs exprimierten WNT-Modulatoren SFRP1 und RSPO2/3 prohypertroph wirken, indem sie minimale endogene WNT-Signale amplifizieren. Aufklärung der proarthrotischen WNT-Aktivität kann neue Ansätze zur Entwicklung einer WNT-basierten pharmakologischen Arthrosetherapie eröffnen.

Methodik: Expandierte humane Knochenmark-MSCs wurden in Pelletkultur mit 10ng/mL TGFβ, sowie je 100ng/mL SFRP1, RSPO2, RSPO3, mit/ohne dem WNT-Inhibitor DKK1 (200ng/mL) chondrogen differenziert. Nach 35 Tagen wurden Differenzierung und Hypertrophie via Histologie, Proteoglycanquantifizierung (DMMB), qPCR und ALP-Aktivitätsassay untersucht. Behandlungsbedingte Unterschiede wurden mit t-Test auf Signifikanz geprüft (n=3–6 unabhängige Versuche).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Homogene Ablagerung von Proteoglykanen und Kollagen II, unwesentlich veränderte GAG/DNA-Mengen und ein gleichbleibender Anstieg der COL2A1-mRNA belegten eine erfolgreiche Chondrogenese, die weder von SFRP1 noch von RSPO2/3 beeinträchtigt war. Unverändert steigende COL10A1- und IBSP-mRNA-Spiegel zeigten keine generelle Verstärkung der Chondrozytenhypertrophie. Jedoch konnte interessanterweise RSPO3 die ALPL-mRNA signifikant erhöhen (1,6-fach über unbehandelter Kontrolle, n=5, p<0,05), was zu einer erhöhten ALP-Aktivität im Überstand führte (2,3-fach, n=6, p<0,05). Die Behandlung mit RSPO2 aber nicht mit SFRP1 zeigte einen ähnlichen Trend (ALPL 1,5-fach erhöht, n=3, ALP-Aktivität in 2 von 3 Versuchen 1,6-fach erhöht). Die Steigerung der ALP-Aktivität im Überstand durch RSPO2/3 wurde durch die Gegenwart von DKK1 vollständig verhindert, was auf eine Amplifikation zelleigener WNT-Aktivität durch RSPO2/3 hinweist.

Während WNT-Signale prohypertrophe Breitenwirkung haben, erwiesen sich RSPOs hier als selektive WNT-abhängige Stimulatoren des Mineralisierungsenzyms ALP. Endogene RSPOs können also zwar wie initial vermutet minimale Mengen vorhandener WNT-Signale amplifizieren, jedoch erscheint die Signalwirkung komplex und durch andere Mechanismen teilweise inhibiert zu sein.

Abbildung 1 [Abb. 1]