Im klinischen Alltag der Orthopädie und Unfallchirurgie wird eine Zunahme von osteoporotisch-bedingten Frakturen verzeichnet. Die Defektheilung im Knochengewebe kann durch stabilisierende Knochenersatzmaterialien sowie durch dfferenzierungs-fördernde Pharmaka stimuliert werden. Für eine erfolgreiche Knochenheilung ist die Differenzierung von Stammzellen zu aktiven Osteoblasten notwendig. Ziel des hier vor-liegenden Experiments war die Klärung der Frage, ob Brain-derived neurotrophic factor (BDNF), Acetylcholin und Nikotin in Anwesenheit von geeigneten Knochenersatzmaterialien wie Calciumphosphat¬zement (CPC) und Kollagen-Tapes die Osteoblastendifferenzierung stimulieren können. Ausgewählt wurden solche Pharmaka, für die in der Literatur bereits eine Beteiligung im Knochenstoffwechsel und bei der Frakturheilung nachgewiesen wurde. Als In-vitro-Modell wurden humane multipotente Stromazellen, die sich zu aktiven Osteoblasten differenzieren können, aus dem Bohrmehl junger, gesunder und zum Vergleich einer gesunden älteren sowie einer osteoporotischen Spenderin gewonnen. Die Zellen wurden 28 Tage am Interface der Knochenersatzmaterialien kultiviert. Alle zwei Tage wurde das Medium mit den Pharmaka erneuert. Jede Woche wurden Zellen geerntet, fotodokumentiert und die Konzentration der alkalischen Phosphatase als Marker der Differenzierung sowie die Zellzahl bestimmt. Es konnte nachgewiesen werden, dass Zellen unter Einfluss von CPC schlechter proliferieren und sich in geringerem Maße zu aktiven Osteoblasten differenzieren als Zellen ohne Materialeinfluss. Kollagen-Tapes hingegen wirken positiv auf die Differenzierung, auf die Proliferation aber hemmend. Außerdem konnte erstmals nachgewiesen werden, dass BDNF zusammen mit Knochenersatzmaterial einen positiven Effekt auf das Differenzierungsverhalten hat und Nikotin teilweise positive Einflüsse zeigt. Zusätzlich wurden die Ergebnisse junger, gesunder Spender mit denen einer gesunden älteren sowie einer osteoporotischen Spenderin verglichen. Die Zellen der osteoporotischen Spenderin zeigten dabei eine deutliche geringere Proliferations- und Differenzierungskapazität als die der gesunden Spender.Vor diesem Hintergrund könnte vor allem BDNF für die Funktionalisierung von Knochenersatzmaterialien wie Kollagen-Tapes geeignet sein. Die Rolle von Nikotin sollte in weiteren Studien untersucht werden. Bis zum klinischen Einsatz ist aber weitere Forschung nötig, um beispielsweise Fragen bezüglich der Freisetzung der Pharmaka zu beantworten. Die hier gewonnen Erkenntnisse sollten in einem nächsten Schritt im Tierversuch bestätigt werden, um zukünftig zu einer wirksamen Therapie vor allem bei osteoporotischen Frakturen beizutragen.
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