Charakterisierung mesenchymaler Stammzellen des Knochenmarks aus Osteoporose-Modellen der Ratte
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Zusammenfassung
Die hier vorliegende Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung mesenchymaler Stammzellen des Knochenmarks aus Osteoporose-Modellen der Ratte. Das Ziel dieser Arbeit war es, diese MSC näher zu charakterisieren und anhand der gewonnenen Ergebnisse die untersuchten Osteoporose-Modelle detaillierter zu beschreiben. Die untersuchten MSC entstammten aus Ratten des Teilprojektes T1 Etablierung und Qualitätssicherung osteoporotischer Tiermodelle des Transre-gio 79 Werkstoffe für die Geweberegeneration im systemisch erkrankten Knochen . Diese Arbeit ist Bestandteil des Teilprojektes B4 Einfluss mehrphasiger Knochenersatzstoffe und oberflächenmodifizierter Titanlegierungen auf die Differenzierung von Osteoblasten/MSC . Untersucht wurden MSC aus den Modellen Ovarektomie in Kombination mit einer Calcium-defizitären Diät und Ovarektomie in Kombination mit der Gabe eines Steroids zu den Standzeiten drei und zwölf Monaten im Vergleich zu MSC scheinoperierter Kontroll-Ratten. Die Charakterisierung der isolierten MSC erfolgte hinsichtlich ihrer Morphologie, ihrer Proliferations- und Migrationskapazität sowie hinsichtlich ihres osteogenen und adipogenen Differenzierungsvermögens. Folgende Erkenntnisse konnten aus den Untersuchungen gewonnen werden: Die Induktionsmethoden OVX + Diät und OVX + Steroid üben einen Einfluss auf die MSC des Knochenmarks aus, wobei sich die unterschiedlichen Kombinationen unterschiedlich stark auswirken. Durch die Kombina-tion der Ovarektomie mit der Gabe einer Calcium-defizitären Diät konnten deutlichere Unterschiede zu MSC der Kontroll-Gruppe Sham gezeigt wer-den als durch die Kombination OVX + Steroid. Die Charakteristika der MSC ändern sich zudem im Laufe der Zeit, das heißt es zeigen sich gegensätzliche Ergebnisse bei Betrachtung der beiden Standzeiten drei und zwölf Monate. Ein Vergleich der gewonnenen Ergebnisse des Tiermodells mit der Erkrankung Osteoporose gestaltet sich aufgrund widersprüchlicher Studien zu humanen MSC osteoporotischer Spender sowie der beschriebenen Limitationen des Tiermodells schwierig. Es konnten zum Teil, auch wiederum abhängig von der betrachteten Standzeit der Ratten, Parallelen zu Studien an humanen MSC festgestellt werden. Weitere Untersuchungen, sowohl an MSC aus Tiermodellen als auch an humanen MSC osteoporotischer Spender sind von Nöten, um die Differenzen zwischen Tiermodell und Mensch genau zu bestimmen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass, insbesondere durch die Induktionsmethode der Ovarektomie in Kombination mit einer Calcium-defizitären Diät die mesenchymalen Stammzellen des Knochenmarks beeinflusst werden. Die MSC zeigen drei Monate nach Beginn der Induktion zunächst einen Phänotyp ähnlich gealterter Stammzellen. Zudem ist das Proliferations- und Migrationsvermögen der MSC vermindert. Die osteogene Differenzierungskapazität hingegen ist erhöht, was möglicherweise Ausdruck der Gegenregulation der MSC gegen den beginnenden Knochenmasseverlust darstellt. Diese Hypothese wird durch die signifikanten Unterschiede in der RUNX2 Expression undifferenzierter Zellen zwischen der Kontroll-Gruppe und der Gruppe OVX + Diät unterstützt (p=0,0058). Das Verhalten der MSC ändert sich mit andauernder Induktion. So zeigen die MSC der ovarektomierten Ratten nach zwölf Monaten Standzeit wiederum ein Proliferations- und Migrationsvermögen ähnlich dem der MSC aus Kontroll-Tieren. Das osteogene Differenzierungsvermögen ist nun hingegen im Vergleich zur Kontroll-Gruppe Sham vermindert. Es zeigen sich signifikante Unterschiede zwischen der Gruppe OVX + Diät und der Gruppe Sham (p=0,0468) bezüglicher der Osteocalcin-Expression der osteogen differenzierten Zellen. Nach zwölf Monaten Standzeit ist möglicherweise das osteogene Differenzierungsvermögen der MSC in gewisser Weise erschöpft.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Gießen : VVB Laufersweiler