S 01/16 Regulation von TGF-beta

Die Regulation von TGF-beta durch metallische Abriebpartikel bei der Osteoporose

Prof. Dr. med. Christoph H. Lohmann, Univeritätsklinikum Magdeburg A.ö.R., (Laufzeit: 05/16 - 10/18)


Abstract:

Einfluss metallischer Abriebpartikel auf den normalen und gestörten Knochenmetabolismus (Osteoporose) - Bedeutung von TGF-beta

Der Knochenstoffwechsel wird durch eine Reihe von Faktoren wie Hormone, Wachstumsfaktoren, Inflammation, mechanische Reize und externe Faktoren reguliert. Freigesetzte Abriebpartikel bzw. deren Abbauprodukten aus künstlichem Gelenkersatz gehören zu den Faktoren, die das periprothetische Gewebe und den Knochenmetabolismus beeinträchtigen. Ziel des Projektes war es, den Einfluss von metallischen Abriebpartikeln und weiterer Abbauprodukte auf die Genexpression und Funktionen von Osteoblasten zu analysieren.
Die Resultate des Projekts zeigen, dass bivalente Co- und trivalente Cr-Ionen unterschiedliche Effekte auf Osteoblasten-ähnliche Zellen ausüben. Während Co2+ die Expression aller 3 TGF- Isoformen und einer Vielzahl Osteoblasten-spezifischer Gene (einschließlich der alkalischen Phosphatase, TGF- Signalmoleküle und der Kollagene) beeinflussten, konnte kein signifikanter Einfluss auf die Mineralisierung beobachtet werden. Cr-Ionen hingegen hatten keinen Einfluss auf die Genexpression, führten jedoch zu einer starken Inhibition der Mineralisierung in vitro. Die Proliferation der Osteoblasten-ähnlichen Zellen wurde weder durch Co2+ noch Cr3+ beeinflusst, hinsichtlich der Migration als einer weiteren Funktion der Osteoblasten wurden gegensätzliche Effekte für Co2+und Cr3+ beobachtet. Während Co2+ die Migration inhibierte, wurde dieser Prozess durch Cr3+ signifikant beschleunigt.
CoCrPartikel zeigten einen ähnlichen Einfluss wie Co2+ Ionen.
Die gewonnenen Daten tragen dazu bei, Veränderungen hinsichtlich Genexpression, Proliferation und Migration, hervorgerufen durch metallische Abriebpartikel aus artifiziellen Gelenkersatz, besser zu verstehen.