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Title
Die Wirkung von Carboxymethylcellulose auf Osteoklasten und Osteoblasten aus murinem Knochenmark / eingereicht von Benedict Beirer
AuthorBeirer, Benedict
CensorGruber, Reinhard
Published2010
Description60 Bl. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Med. Univ., Dipl.-Arb., 2010
Annotation
Zusammenfassung in engl. Sprache
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Carboxymethylcellulose / CMC / Osteoklast / Osteoblast / in vitro / Knochenersatzmaterial / Knochenregeneration
Keywords (EN)carboxymethyl cellulose / CMC / osteoclast / osteoblast / in vitro / bone substitutes / bone regeneration
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-1632 Persistent Identifier (URN)
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Die Wirkung von Carboxymethylcellulose auf Osteoklasten und Osteoblasten aus murinem Knochenmark [1.24 mb]
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Abstract (German)

Hypothese: Die Augmentation ist ein Verfahren um funktionelle und ästhetische Rekonstruktionen des Kieferknochens zu ermöglichen.

Durch die steigende Nachfrage diverser Knochenersatzmaterialien, unterliegen diese einer stetigen Verbesserung und Weiterentwicklung ihrer Eigenschaften. Spritzbare Knochenersatzmaterialien sind der nächste Schritt in diese Richtung. Dazu benötigt man eine Trägersubstanz für die Knochenersatzmaterialien. Carboxymethylcellulose (CMC), ein Hydrogel, das bereits in der Orthopädie eingesetzt wird, könnte eine geeignete Substanz sein. Trotz klinischer Anwendung im Bereich der Knochenregeration ist der Einfluss von CMC auf die Knochenzellen noch nicht geklärt.

Material und Methoden: In der Phase der Knochenneubildung werden mesenchymale und hämathopoetische Stammzellen rekrutiert, welche unter dem Einfluss von Wachstumsfaktoren zu reifen Osteoblasten und Osteoklasten heran reifen. CMC könnte eine direkte Wirkung auf Osteoblasten und Osteoklasten haben. Um dies zu untersuchen wurden Knochenmarkzellen aus Mäusen kultiviert und unter dem Einfluss von CMC auf die Differenzierung getestet. Es wurde die Vitalität der monozytären Vorläuferzellen sowie der osteoblastären Zellen getestet. Ergebnisse: Bei der Osteoklastogenese und der TRAP-Aktivität wurde eine konzentrationsabhängige Reduktion gemessen. Bei der Vitalität wurde eine signifikante Steigerung bei den monozytären Zellen beobachtet. Bei der Proliferation und Proteinsynthese wurde auch eine Steigerung auf monozytärer Seite beobachtet. Die Osteoblasten blieben von der CMC weitgehend unbeeinflusst.

Konklusio: Diese in vitro Ergebnisse deuten darauf hin, dass CMC die Vorläuferzellen von Osteoklasten in ihrer Differenzierung hemmt. Dies könnte die in vivo beobachtete hohe initiale Abbaurate des Augmentats verzögern, was wiederum den Osteoblasten einen Vorsprung verschafft.

Weiterfolgend sind preklinsche und klinische Studien nötig um die exakte Wirkung der CMC auf die Knochenregeneration zu erforschen.

Abstract (English)

Hypothesis: Carboxymethyl cellulose (CMC) is a hydro gel that serves as a carrier for bone substitutes and growth factors. Although CMC is already used in defect sites, the impact of this substance on bone regeneration is unclear. We examined if CMC has an affect on differentiation of bone marrow progenitors into osteoclasts and osteoblasts.

Material and methods: Therefore we performed murine bone marrow cultures in the presence of CMC and induced osteoclastogenesis and osteoblastogenesis, respectively. Measures of osteoclastogesis were based on number and activity of tartrate-resistant acid-phosphatase-positive (TRAP+) multinucleated cells.

Osteoblastogenesis was determined by number and activity of alkaline-phosphatase-positive (AP+) colony-forming units (CFUs). The impact on viability was assessed using MTT. Proliferation and protein synthesis were analyzed with 3[H]thymidine and 3[H]leucine incorporation, respectively.

Results: We report that CMC caused a reduced number of TRAP+ multinucleated cells and TRAP activity in the culture medium. Consistent with this finding, CMC decreased resorption rate. Changes in viability, proliferation, and protein synthesis were not responsible for the effects on osteoclastogenesis. Moreover, the ability of bone marrow cells to form AP+ CFUs was not affected by the carriers.

Conclusion: Together, these results suggest that in vitro CMC can decrease osteoclastogenesis while osteoblastogenesis remains unchanged.

These observations raise the possibility that carriers affect the cellular process of bone regeneration.