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Titelaufnahme

Titel
Chondrogenic redifferentiation by combining Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP-2) with Melanoma Inhibitory Activity Protein (MIA) in 3D culture
Weitere Titel
Chondrogene Redifferenzierung durch Kombination von Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP-2) und Melanoma Inhibitory Activity Protein (MIA) in 3D-Kutur
Verfasser / VerfasserinPayr, Stephan
GutachterAlbrecht, Christian
Erschienen2018
Umfang82 Blatt
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Diss., 2018
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft
Datum der AbgabeMärz 2018
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Knorpelregeneration
Schlagwörter (EN)Chondrogenic redifferentiation
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-19378 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Chondrogenic redifferentiation by combining Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP-2) with Melanoma Inhibitory Activity Protein (MIA) in 3D culture [4.15 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Melanoma inhibitory activity (MIA) beeinflusst die Differenzierung zu hyalinem Knorpel und hemmt das osteogene Potential von bone morphogenetic protein (BMP-2) in mesenchymalen Stammzellen. Ziel der Arbeit war es zu untersuchen, ob der selbe modulierende Effekt von BMP-2 in humanen artikulären Chondrozyten (HAC) zu einem höheren Differenzierungsgrad ohne Kalzifikation führt und so eine Verbesserung der matrixassoziierten autologen Chondrozytentransplantation (MACT) erzielt werden könnte.

Hierfür wurde der Effekt von rekombinanten BMP-2 und MIA auf primäre HAC untersucht. Die Redifferenzierung wurde anhand der Genexpression und Matrixzusammensetzung mittels real-time PCR, Immunhistochemie und Glykosaminoglycan-Assay untersucht.

Nach einem leichten Anstieg der Kollagen 2 (Col2) Expression am Tag 14, fand sich nach 28 Tagen eine signifikant erhöhte Expression von Col 2 in den BMP-2 beinhaltenden Gruppen; BMP-2 (100-fach, p=0,001), BMP-2+MIA (65-fach, p=0,009).

Die Col 2 Expression in den Gruppen mit BMP-2 war ähnlich dem Level des nativen Knorpels. Signifikant höhere Aggrecanspiegel als in der Kontrolle wurden in der BMP-2 (3-fach, p=0,007) und BMP-2+MIA (4-fach, p=0,002) Gruppe an Tag 14 und in der BMP-2 (9-fach, p=0,001) Gruppe auch nach 28 Tagen gefunden.

Die Expression von Kollagen 10 als Hypertrophiemarker, zeigte einen Anstieg in der BMP-2 und BMP-2+MIA Gruppe (6-fach, p=0,006), jedoch waren diese Werte deutlich unter dem des nativen Knorpels. Als osteogener Marker zeigte die Expression der alkalinen Phospatase keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Verglichen mit nativem Knorpel konnte man lediglich einen leichten Anstieg nach 4 Wochen in den Gruppen mit BMP-2 erkennen. Bei der Expression von Col1 und dem Glykosaminoglykangehalt konnten keine wesentlichen Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt werden.

Die Ergebnisse zeigen, dass BMP-2 ein potenter chondrogener Faktor für die Differenzierung von HAC ist. Eine signifikante Steigerung des chondrogenen Effekts in Kombination mit MIA konnte nicht beobachtet werden. Ebenso konnte durch die Kombination der Proteine keine signifikante Reduktion hypertropher und osteogener Marker während der Redifferenzierung von Chondrozyten nachgewiesen werden. Die Ergebnisse ermöglichen einen Einblick und mögliche neue Strategien für die Redifferenzierung von primären Chondrozyten.

Zusammenfassung (Englisch)

Melanoma inhibitory activity (MIA) has an impact on the formation of hyaline cartilage and reduces osteogenesis of bone morphogenetic protein (BMP)-2 in mesenchymal stem cells (MSC). If MIA has as similarly regulating influence on BMP-2 stimulating human articular chondrocytes (HAC) it could result in a better quality of differentiation without calcification. This achievement could mean an improving clinical outcome for patients after treatment with matrix-associated autologous chondrocyte transplantation (MACT).

Therefore the effect of recombinant BMP-2 and MIA on primary chondrocytes in a 3D culture was investigated in this study. Redifferentiation and possible continuation to mineralization was assessed by gene expression and glycosaminoglycan content analysis and histological examination.

The BMP-2 group showed a mild rise of collagen type II (Col2) expression after 2 weeks and a significant increase in both of the BMP-2 containing groups after four weeks; BMP-2 (100-fold, p=0.001), BMP-2+MIA (65-fold, p=0.009). The expression of Col2 in both of the BMP-2 groups was resemblant to levels of native cartilage. Higher aggrecan (AGG) levels were detected in the BMP-2 (3-fold, p=0.007) and BMP-2+MIA (4-fold, p=0.002) groups after two weeks and in the BMP-2 (9-fold, p=0.001) group after four weeks. The expression of collagen type X (Col10) as a hypertrophic marker was elevated in both groups containing BMP-2 (6-fold, p=0.006) but it was still significantly lower than in native cartilage. The expression of alkaline phosphatase as a representative of an osteogenic marker did not show any differences between the groups. The expression of collagen type I (Col1) and the glycosaminoglycan (GAG) content did not show significant changes between the groups.

Results show that BMP-2 is an efficient stimulator for differentiation of HAC. A combination of both proteins (BMP-2 and MIA) was not capable of enforcing the chondrogenesis. This combination could also not significantly reduce osteogenic markers during redifferentiation of chondrocytes. Results reveal novel insights and new strategies on the redifferentiation process of primary chondrocytes.

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