Dokument: Untersuchung des osteogenen Differenzierungspotenzials dedifferenzierter Fettzellen im Vergleich zu adipogenen Stammzellen
| Titel: | Untersuchung des osteogenen Differenzierungspotenzials dedifferenzierter Fettzellen im Vergleich zu adipogenen Stammzellen | |||||||
| Weiterer Titel: | Investigation of the osteogenic differentiation potential of dedifferentiated fat cells compared to adipogenic stem cells | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=50660 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20190909-112521-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Sons, Hans Christian [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. rer. nat Christoph V. Suschek [Gutachter] Prof. Dr. Dr. rer. nat. Cortese-Krott, Miriam [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die Regeneration von Knochen nach einem Trauma oder bei Pathologien wie Osteoporose, Osteonekrose oder Knochentumoren ist manchmal begrenzt. Manche Läsionen erreichen eine kritische Größe, die es dem Körper erschwert bzw. unmöglich macht, komplett zu verheilen. Eine Möglichkeit solche Defekte zu heilen, liegt darin, speziell gezüchtete Gewebstransplantate aus Stammzellen zu transplantieren. Als Materialquelle dafür eignen sich „adipose-derived stromal cells“ (ASCs), die aus Fettgewebe isoliert werden können. Eine weitere Möglichkeit liegt bei dedifferenzierten Fettzellen (DFATs) vor, welche ebenfalls das Potenzial besitzen, sich in osteogener, adipogener und chondrogener Richtung zu entwickeln. Bei der osteogenen Differenzierung der ASCs in vitro können sich einige Spender nur unzureichend zu Knochengewebe differenzieren. Eine mögliche Ursache könnte eine Osteoporose Erkrankung bei meist älteren Spenderinnen sein. Beim Alterungsprozess des Menschen fallen in den Mitochondrien mehr Oxidanzien an und stellen somit eine Ursache für degenerative Veränderungen und Erkrankungen des alten Menschen dar. Reaktive Sauerstoffspezies wie H₂O₂ penetrieren und schaden den Zellen bzw. greifen sogar in Signalkaskaden ein, was zu einer Veränderung in der Knochenmatrix führt durch Steigerung der Osteoklastenaktivität. Anscheinend trägt erhöhter oxidativer Stress somit zu einer Veränderung der Fähigkeit zur osteogenen Differenzierung von ASCs bei. Eine Ursache könnte Osteoporose bzw. erhöhter oxidativer Stress sein. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, zu untersuchen, in wieweit DFAT Zellen desselben Spenders wie ASCs ebenfalls von oxidativen Stress beeinflusst werden. Stellen sie eine alternative Stammzellquelle für die Herstellung von Knochenimplantaten dar? Wie wirken sich unterschiedliche H₂O₂ -Konzentrationen auf die osteogene Differenzierung aus? ASCs und DFATs wurden aus humanem Fettgewebe von mehreren Spendern gewonnen. Zunächst wurden die Oberflächenproteine der Zellen mittels Durchflusszytometrie (FACS) charakterisiert und Stammzelleigenschaften nachgewiesen. Zudem scheinen DFATs eine homogenere Population von mesenchymalen Stammzellen darzustellen als ASCs.
Außerdem wurde das osteogene Differenzierungspotenzial beider Zellarten in vitro verglichen und der Einfluss von H₂O₂ und Katalase in unterschiedlichen Konzentrationen auf den osteogenen Differenzierungsprozess bestimmt. Dabei konnte beobachtet werden, dass die Zugabe von H₂O₂ vor allem bei ASCs die osteogene Differenzierung negativ beeinflussen. Dieser Effekt wurde reduziert durch die Zugabe von Katalase. Die alleinige Zugabe von Katalase förderte die osteogene Differenzierung erheblich. DFAT Zellen wurden zwar auch durch H₂O₂ geschädigt, differenzierten dabei aber noch bei deutlich höheren H₂O₂ Konzentrationen osteogen als ASCs. Des Weiteren wurden Western-Blot-Analysen für verschiedene Proteine des Fett- und Knochenstoffwechsels im Zusammenhang mit reaktiven Sauerstoffspezies analysiert. Es besteht also Hoffnung, dass DFATs eine bessere Alternative zu ASCs für Knochenimplantate vor allem bei älteren Osteoporosepatienten darstellen.Regeneration of bone lesions after trauma or pathologies like osteoporosis and bone tumors is often limited. Some of these reach a critical size defect and need special treatment to heal. One option to solve this problem could be bone graft transplants from stem cells. Next to adipose-derived stromal cells (ASCs), extracted from fatty tissue, there is another option in Dedifferentiated adipocyte-derived progeny cells (DFATs). These cells can also differentiate in osteogenic, adipogenic and chondrogenic tissue. In osteogenic differentiation there is a common problem, that ASCs sometimes cannot differentiate to osteogenic tissue. One reason could be an osteoporotic disease of elderly donors. During aging more oxidants are accumulating in mitochondria, which could be one source of degenerative diseases of aging patients. Reactive oxygen species like H₂O₂ penetrate and damage cells and interact in cell signalling resulting in changes of bone formation and higher activity of osteoclasts. Apparently oxidative stress reduces the ability of ASCs for osteogenic differentiation. Aim of this study was to examine, if DFAT cells of the same donor as ASCs are influenced by oxidative stress in the same way. Are they a possible alternative for bone graft materials? How do different H₂O₂ concentrations influence osteogenic differentiation? ASCs and DFATs were extracted from fatty tissue of multiple donors. At first the cells were characterised by FACS. DFATs seem to be more homogeneous population of mesenchymal stem cells than ASCs. Furthermore we compared the potential of osteogenic differentiation of both cell types under the influence of H₂O₂ and catalase in different concentrations. The addition of H₂O₂ had a negative effect on osteogenic differentiation especially in ASCs. This effect was reduced by adding catalase. The exclusive addition of catalase resulted in much better osteogenic differentiation. DFATs were also harmed by H₂O₂, but differentiation was still happening in higher H₂O₂ concentrations than in ASCs. In addition Western-Blot analyses were performed with different proteins of the fat- and bone metabolism. DFATs could be the better alternative to ASCs for bone graft materials in elderly patients. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 09.09.2019 | |||||||
| Dateien geändert am: | 09.09.2019 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 26.02.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 29.08.2019 |
