Dokument: Der Einfluss von Phosphaten auf die Proliferation und die osteogene Differenzierung humaner Stammzellen aus Nabelschnurblut
| Titel: | Der Einfluss von Phosphaten auf die Proliferation und die osteogene Differenzierung humaner Stammzellen aus Nabelschnurblut | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=50303 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20190729-105147-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schneider, Isabel [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. med. Dr. med. dent. Depprich, Rita [Gutachter] Prof.Dr. Stoecklein, Nikolas [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Umfangreiche Kieferdefekte wie z.B. Osteochemonekrosen unter Bisphosphonat-Therapie oder nach Tumorbehandlungen stellen auch heutzutage eine therapeutische Herausforderung dar. Der Einsatz von Nabelschnurblutstammzellen (USSCs) könnte ein Ansatz sein, Kieferdefekte zu regenerieren. Das Regenerations- und Mineralisierungspotential der USSCs ist jedoch von der zuverlässigen osteogenen Induktion abhängig. Variationen bekannter Supplemente und anderer organischer Phosphatquellen in der Kultur könnten das Spektrum von geeigneten Induktoren erweitern.
USSCs wurden auf 24 Well-Platten ausgesät und von Tag 1 an mit unterschiedlich supplementierten Medien versorgt. Als Phosphatquellen wurden dem Medium 5mM oder 10mM β-Glyzerolphosphat (β-Gly), 5 mM Adenosintriphosphat (ATP) oder 5 mM Guanosintriphosphat (GTP) zugesetzt. Das Medium wurde an Tag 2 durch Normalmedium ersetzt. Nach insgesamt 10 Tagen in Kultur wurden die Proliferation der Zellen und deren knochenspezifische Mineralisierung untersucht. Zudem wurden die USSCs unter denselben Bedingungen in Flaschen kultiviert und der Expressionsstatus von Zellzyklusmarkern und Zell-Zell-Kontakten mittels RT-qPCR analysiert. Es zeigte sich, dass ATP und GTP als phosphatliefernde Substanzen die Proliferation geringgradig herabsetzen. GTP minderte zwar auch die Mineralisation, die spezifische Mineralisationsrate lag dennoch deutlich über den Werten ohne Phosphatzusatz. β-Gly erlaubte im Vergleich mit anderen Phosphatzusätzen die stärkste Mineralisation, wodurch die dann gering reduzierte Proliferation ausgeglichen werden konnte. Bis auf ATP waren alle Supplemente in der Lage, die Induktion der Mineralisation im Vergleich zu den unbehandelten Zellen erkennbar zu verstärken. In der quantitativen Expressionsanalyse zeigte sich, dass die Phosphatquellen auf die Verankerungen der Zellen im Zellverbund keinen Einfluss haben, die Expression von Vinculin blieb unverändert. ATP und GTP führten zu einer erhöhten Expression von CyclinB2, einem Marker für die Vorbereitung der Zellteilung. Notch-3 als Stammzellregulator wurde nur unter der Zugabe von GTP hochreguliert. Dies ist umso bemerkenswerter, als unter GTP-Einfluss auch die Expression von CyclinB2 am stärksten erhöht war. Die untersuchten Supplemente zur Induktion der Mineralisation von USSCs bieten vielversprechende Möglichkeiten der Kombination ihrer Eigenschaften. Eine Variation der Phosphatquellen zur Unterstützung der Mineralisation von USSCs in vitro könnte für die spezifische Remineralisierung und das Auffüllen von Defekten mit proliferierenden Zellen in vivo therapeutische Bedeutung erlangen. Bei der Auswahl der Zusätze zur Zellkultur könnten Proliferation und Mineralisation aufeinander abgestimmt werden. Jedoch ist eine zunehmende Proliferation kein hinreichendes Kriterium für Mineralisationsprozesse. Die Aufnahmewege in die Zellen scheinen für die einzelnen Supplemente voneinander abzuweichen. In weiteren Untersuchungen und klinischen Studien sollte untersucht werden, ob proliferierende und mineralisierende Zellkulturen in nekrotischen Knochenarealen überleben können.Osteochemonecroses can occur as an adverse consequence of bisphosphonate- or tumor-therapy that still poses a big challenge today. The use of stem cells of umbilical cord blood (USSCs) may offer an solution to treat defects of the jaw. However, the regenerative and mineralization potential of USSCs depend on a reliable osteogenic induction. The spectrum of reliable inductors might be widened by providing culture media with different phosphate sources. 24-well plates were seeded with USSCs that had been incubated with differently supplemented medium from day 1. The cell culture medium was supplemented by 5mM or 10mM β- glycerolphosphate (β-Gly), 5mM adenosine triphosphate (ATP) or 5mM guanosine triphosphate (GTP). The media were replaced by standard culture media on day 2 and cells were examined regarding bone-specific mineralization and proliferative potential after 10 days in culture. In parallel, USSCs were plated on 75 cm2 flasks and cultured under the same conditions. Expression of cell-cycle markers and cell-cell-contacts were analysed using RT-qPCR. The proliferation was reduced when using ATP and GTP as phosphate sources. Adding GTP decreased the absolute mineralization, but it considerably incrased the specific mineralization rate in comparison with cells that were incubated without additional phosphate sources. The highest mineralization rate was measured in cultures supplemented with β-Gly. This compensated the slightly reduced proliferation. Except for ATP, all used supplements resulted in an increased specific mineralization compared to untreated cells. The quantitative analysis of the expression showed that the additional phosphate sources did not affect the fixation of cells in a cell cluster as the expression of vinculin stayed the same. ATP and GTP led to an increased expression of CyclinB2 that is an initial marker of cell division. Notch-3, a niched stem cell marker, was only upregulated by GTP. It is remarkable that the supplementation with GTP also led to an increase of CyclinB2. The supplements used to induce mineralization of USSCs provide promising opportunities to combine their features. Modifying phosphate sources to support the mineralization of USSCs in vitro could result in therapeutic relevance to treat bone defects with proliferating cells in vivo. Selecting appropriate supplements for cell culture could improve proliferation and mineralization. However, an increased proliferation rate is not a sufficient criterion for the process of mineralization. There is good reason to believe that the intake of the supplements in the cells varies. This has to be studied in the future. Furthermore, clinical studies have to demonstrate if proliferating and mineralizing cell cultures can survive in necrotic bone. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 29.07.2019 | |||||||
| Dateien geändert am: | 29.07.2019 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 31.01.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 10.07.2019 |
