Dokument: Bestimmung der Gründe für die spontane osteogene Differenzierung von Mikrogeweben aus humanen multipotenten Stammzellen
| Titel: | Bestimmung der Gründe für die spontane osteogene Differenzierung von Mikrogeweben aus humanen multipotenten Stammzellen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=47148 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20180919-142119-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Sus, Michael [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Dr. Handschel, Jörg [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Germing, Ulrich [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Osteogene Differenzierung, Stammzellen, Knochenersatzmaterial | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Neben funktionellen Einschränkungen können Knochenverluste im Bereich von Gesicht, Schädel und Kiefer Auswirkungen auf die Psyche und das Sozialverhalten von Patienten haben. Hierdurch gewannen Regenerationsstrategien auf zellulärer Ebene an Bedeutung und ein Forschungsschwerpunkt verlagerte sich hin zum Tissue Engineering. Bei diesem laborseitigen Verfahren werden autogene Zellen in vitro mit artifiziellen Trägergerüsten/Scaffolds vereint, um anschließend transplantiert zu werden. Wegen potenzieller Immunreaktionen des Empfängers auf das künstliche Material, wird die Nutzung von Scaffolds kontrovers diskutiert. Die Mikromassentechnik fand hierdurch zunehmend Akzeptanz, da diese 3D-Zellkonglomerate ohne künstliche Materialien auskommen. Der Einsatz bestimmter Zellen, sog. USSCs (Unrestricted somatic stem cells) erwies sich als vielversprechend für aktuelle Forschungsvorhaben. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, inwieweit sich die Entwicklung von Mikrogeweben durch den Einsatz unterschiedlicher Chemikalien verändert und welche intrazellulären Signalwege verantwortlich für die osteogene Differenzierung sind. Während der Zellkultur wurden die Versuchsgruppen mit den osteogen wirksamen Substanzen DAG (Dexamethason, Ascorbinsäure, ß -Glyzerolphosphat) sowie mit den spezifisch wirkenden Inhibitoren FR180204, LY294002 und U0126 behandelt. Nach 3, 6 bzw. 7 Tagen Differenzierungszeit wurden 2D-Kryoschnittpräparate angefertigt. Bei der mikroskopischen Auswertung wurden der Grad der Mineralisation und die Größe der Mikrogewebe untersucht, um die Auswirkungen der o.g. Behandlungen während der Zellkultivierung festzustellen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine zunehmende Differenzierungsdauer bei Präparaten mit sowie ohne DAG- Behandlung eine Zunahme des Größenwachstums bewirkt. Des Weiteren bewirkte der DAG-Zusatz in beinahe allen Versuchsreihen eine stärker ausgeprägte Mineralisation. Ein Vergleich der absoluten Werte der Mineralisation und der Gewebegröße zeigt, dass diese beiden Größen miteinander korrelieren. Die Ausprägung der Mineralisation und die Zunahme der Mikromassengröße sind in Abhängigkeit von einer Behandlung mit DAG im gleichen Maße stärker ausgeprägt. Die Ergebnisse zur Behandlung mit den spezifisch wirkenden Inhibitoren zeigen, dass der Inhibitor U0126 nur eingeschränkt Schlüsse zur Veränderung der Mineralisation und Größenentwicklung zulässt. Verlässliche Resultate hingegen zeigen die Behandlungen mit FR180204 und LY294002. In beiden Fällen reagieren die jew. Versuchsgruppen bis auf einzelne Ausnahmen homogen und ermöglichen so die jew. Wirkung vorherzusagen. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass sowohl der PI3K/Akt-Signalweg als auch der ERK-Signalweg eine entscheidende Bedeutung für die spontane osteogene Differenzierung von multipotenten Stammzellen haben. Die vielversprechenden Ergebnisse demonstrieren, dass eine gesteuerte Geweberegeneration durch gezielte intrazelluläre Beeinflussung möglich wird. Angesichts eines zunehmend wachsenden Kenntnisstands auf dem Gebiet des Tissue Engineerings könnte diese Therapieform auch in Zukunft bei der Therapie großvolumiger Knochendefekte an Relevanz zunehmen.Besides functional restrictions, bone loss in the face, skull and jaw can also have an impact on the psyche and the social behaviour of the patient. For this reason, regeneration strategies on a cellular level have gained importance and tissue engineering (TE) has shifted into the focus of research.
The aim of TE is to merge autogenous cells with an artificial scaffold which is then transplanted. However, artificial scaffolds are controversial, due to their allergenic potential. For this reason, the technic of micromasses has gained acceptance, since it does not use artificial scaffolds. The use of USSCs (Unrestricted somatic stem cells) has proven to be successful for present research projects. The present study examines, in how far the development of micro-tissues is altered depending on the treatment with different chemicals and which intracellular pathways are responsible for osteogenic differentiation. During the cell culture process, the experimental groups where treated with osteogenic DAG substances (Dexamethasone, Ascorbic acid, ß – Glycerolphosphate), as well as specific inhibitors, such as FR180204, LY294002 and U0126. After 3, 6 and 7 days of cell culture, tissues where cut into 2D-slices for an analysis of growth and to determine the degree of mineralization. The analysis was done with a microscope. The goal was to determine the effects of the above described treatment during cell cultivation. The results show that a longer period of differentiation results in an increased growth of the tissues, both with and without DAG-treatment. Moreover, in nearly every test series DAG-treatment initiates an increased mineralization. A comparison between the growth of tissues and the dimension of mineralization shows a correlation between these two parameters. The results of the treatment with the three specific inhibitors show that the use of U0126 merely allows limited specific control over intracellular pathways and therefore over osteogenic differentiation. The use of the chemicals FR180204 and LY294002 on the other hand, show quite different results: apart from some exceptions, both experimental groups showed homogenous results. The results from the above described experimental series with the two inhibitors suggest that intracellular pathways such as PI3K/Akt and ERK are of great significance for spontaneous osteogenic differentiation of multipotent stem cells from umcilical cord blood. These promising results demonstrate the possibility of a guided tissue regeneration through specific intracellular interferences. Considering the development of knowledge in the area of tissue engineering, the described form of treatment could become increasingly important for the therapy of bone- defects of large volume and provides therefore reliable information about abilities of control over intracellular pathways which are responsible for osteogenic differentiation. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 19.09.2018 | |||||||
| Dateien geändert am: | 19.09.2018 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 20.02.2018 | |||||||
| Datum der Promotion: | 13.09.2018 |
