Mesenchymale Stammzellen (MSCs) verfügen über ein hohes therapeutisches Potential und werden deshalb im Bereich der Transplantationsmedizin eingesetzt. Der therapeutische Erfolg ist jedoch durch die geringe Anzahl vom MSCs, die ihr Zielgebiet erreichen limitiert (Hofmann, et al., 2005). Einer direkten Applikation ins Zielgewebe, stehen die Erkenntnisse von Breitbach et al. entgegen, die am Herzen Ossifikationsprozesse nach intrakardialer MSC-Transplantation zeigen konnten (Breitbach, et al., 2007). Eine Effizienzsteigerung der Therapie könnte über die Verbesserung der Migration von MSCs erfolgen. Dieser Ansatz soll in der vorliegenden Arbeit untersucht werden. Da MSCs eine hohe Sensitivität für mechanische Stimuli zeigen (Friedl, et al., 2007), soll untersucht werden, ob sich das Migrationsverhalten von MSCs mit fokussierter Stoßwelle (SW) und/oder Druckwelle (DW) in vitro beeinflussen lässt. Vorraussetzung dafür ist die Etablierung eines instrumentellen Versuchsaufbaus, der reproduzierbare und vergleichbare SW/DW-Beschallung von MSCs in vitro gewährleistet. Im Fokus stehen dabei die physikalischen Anforderungen des Versuchsaufbaus, die biologischen Ansprüche der Zellen sowie der physiologischen Aspekte der Mechanotransduktion in vitro. Der Hauptfokus der Arbeit liegt in der Untersuchung der Wirkung von SW und DW auf zellbiologische Prozesse, am Beispiel von MSCs. Es sollen Dosiswirkungsspezifische und zeitabhängige Veränderungen der Zellen in Hinblick auf Mechanotransduktion untersucht werden. Das Hauptaugenmerk der Arbeit soll dabei auf der Untersuchung der Veränderung des Aktinzytoskeletts und dem Migrationsverhalten liegen. Für die Untersuchungen wurden piezoelektrisch- und elektromagnetisch generierte SW und ballistische DW (radiale Stoßwelle) eingesetzt und deren zellbiologischen Effekte, zeit- und dosisabhängig verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass sich MSCs signifikant über SW und DW in ihren zellbiologischen Prozessen beeinflussen lassen. Es konnten zeitabhängige Dosiswirkungsbeziehungen festgestellt werden. Diese konnten die zellphysiologischen Vorgänge in verschiedene Richtungen beeinflussen. Die Ergebnisse wurden kumulativ von allen Beschallungsparametern (Energiedichte, Gesamtimpulsanzahl und Frequenz) mit beeinflusst. Die Vergleiche der einzelnen SW-DW-Applikationen ergaben Unterschiede, sowohl in der Breite des Wirkspektrums, als auch im Maß der Effizienz. Des Weiteren ergaben sich bei der Untersuchung der Seneszenz signifikante Erhöhungen bei DW-Applikation, welche bei den untersuchten SW ausblieb. Es kam bei SW-DW-Behandlungen, im Vergleich zu den unbeschallten Kontrollen, zu signifikanten Veränderungen des F-Aktinzytoskeletts und der Migration. Ebenfalls zeigten sich signifikante Veränderungen in der Kinese, sowie der Proliferations- und Apoptoserate von MSCs. Die gezielte Vorbehandlung mit SW/DW kann somit das Migrationsverhalten von MSCs in vitro beeinflussen. Die klinische Relevanz der Arbeit liegt in der möglichen Vorbehandlung von MSCs vor Reimplantation, welches mittels weiterer Untersuchungen, wie Kokultivierungexperimente und Tierversuchsmodellen, überprüft werden müsste.
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