Oberflächenentigen- und Sehnenmarkerexpression equiner multipotenter mesenchymaler Stromazellen

1. Einleitung Multipotente mesenchymale Stromazellen (MSC) stellen eine interessante Therapieoption in der regenerativen Medizin verschiedener Erkrankungen dar. Aufgrund ihrer Herkunft aus mesodermalem Gewebe ist ihr Einsatz in der Therapie von Sehnenerkrankungen als günstig anzusehen, wo sie bei Pferden bereits erfolgreich verwendet werden. Da dieser Erkrankungskomplex mit degenerativen Veränderungen der Achillessehne des Menschen vergleichbar ist, wäre eine Translation der gewonnenen Ergebnisse in die Humanmedizin wünschenswert. Die zugrunde liegenden Wirkmechanismen bei der Sehnenregeneration sind allerdings bis zum heutigen Tage noch nicht vollständig geklärt. Unter anderem wird eine tenogene Differenzierung der MSC mit nachfolgender Produktion von extrazellulärer Matrix (EZM) diskutiert. Als Nachweis hierfür wird die Genexpression von Matrixproteinen sowie Transkriptionsfaktoren angesehen. Die Isolation von MSC ist aus verschiedenen Geweben möglich; allerdings haben Untersuchungen deutliche Unterschiede in den in-vitro-Charakteristika zwischen den Zellquellen aufgezeigt. Trotz dieser unterschiedlichen Eigenschaften fasst die International Society for Cellular Therapy (ISCT) seit 2006 humane MSC als plastikadhärente Zellen mit tripotentem Differenzierungspotential sowie einem definierten Antigenprofil zusammen. Um eine Vergleichbarkeit equiner und humaner MSC und somit eine bessere Übertragbarkeit gewonnener Erkenntnisse aus der Pferdemedizin zu erreichen, steht aktuell die Untersuchung der geforderten Antigenexpression noch aus. 2. Ziele der Untersuchung In der vorliegenden Arbeit sollte daher erstmalig eine vollständige Charakterisierung des geforderten Antigenprofils equiner MSC aus fünf verschiedenen Quellen durchgeführt werden, um einen Vergleich mit humanen Zellen zu ermöglichen. Zudem sollte eine vergleichende Darstellung der Sehnenmarkerexpression durchgeführt werden, welche das Wissen um die in-vitro-Eigenschaften von MSC erweitern und in Folge zur Auswahl einer optimal für die Therapie von Sehnenerkrankungen geeigneten Zellquelle beitragen soll. 3. Materialien und Methoden In der ersten Studie wurden equine MSC aus Knochenmark, Fettgewebe, Nabelschnurblut, Nabelschnurgewebe und Sehnengewebe bis zur Passage 3 kultiviert und anschließend mittels Durchflusszytometrie auf das Vorkommen der Antigene CD 29, CD 44, CD 73, CD 90 und CD 105 sowie das Fehlen der Antigene CD 14, CD 34, CD 45, CD 79α und MHC II untersucht. In der zweiten Studie wurde eine Genexpressionsanalyse der Sehnenmarker Kollagen 1A2, Kollagen 3A1, Decorin, Tenascin-C und Skleraxis vergleichend mittels Echtzeitpolymerasekettenreaktion an den isolierten Zellen durchgeführt. In beiden Studien wurde eine Probenzahl von n= 6 für jede Zellquelle untersucht. 4. Ergebnisse Keine der untersuchten Zellquellen erfüllte die MSC-Definition der ISCT bezüglich des Antigenprofils. Insbesondere durch den fehlenden Nachweis CD 73 (< 3,07 %) in allen untersuchten Proben unterscheiden sich equine und humane MSC. Die einzigen stabil exprimierten Antigene sind die zusätzlich untersuchten Proteine CD 29 (37,5 % - 65,42 %) und CD 44 (32,2 % - 97,18 %). Das Vorkommen CD 105 konnte in MSC aus Fett- und Sehnengewebe belegt werden. Zusätzlich war ein Nachweis von CD 90 in MSC aus Fettgewebe möglich, welche somit die größte Ähnlichkeit mit der humanen Zellpopulation aufweisen. Die Studie zur Genexpressionsanalyse weist auf eine Basisexpression von Kollagen 1A2, 3A1 und Decorin in MSC aus verschiedenen Quellen hin, welche über der von nativem Sehnengewebe liegt. Auch hier weisen wiederum MSC aus Fettgewebe die höchste Expression auf. 5. Schlussfolgerungen Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zu einer vertiefenden in-vitroCharakterisierung equiner MSC. Das Antigenprofil equiner MSC ist nicht vollständig mit dem humaner identisch. Eine abschließende Beurteilung sollte durch Untersuchungen mit spezies-spezifischen Antikörpern erfolgen. Die Ergebnisse der Genexpressionsanalyse unterstützen die Theorie, dass MSC die Sehnenheilung durch Produktion von extrazellulärer Matrix beeinflussen. Der Einsatz von MSC aus Fettgewebe in der Therapie von Sehnenerkrankungen sollte forciert werden, da ihre hohe Sehnenmarkerexpression einen Hinweis auf eine Verbesserung der Sehnenregeneration darstellt