In vitro Untersuchungen zur Modulation von Angiogenin durch Hypoxie und das Hypoxie- Mimetikum L-Mimosin in Fibroblasten der Gingiva und des parodontalen Ligaments

Einleitung und Zielsetzung Angiogenin reguliert die Blutgefäßbildung und hat damit eine Schlüsselrolle in der Regeneration. In Tissue Engineering-Ansätzen wird es vor allem in der frühen Phase der Heilung produziert. Hypoxie basierende Strategien fördern die Effizienz von Zelltransplantationen. Unser Ziel war es daher den Einfluss von Hypoxie und dem Hypoxie- Mimetikum L-Mimosin auf die Bildung von Angiogenin in Fibroblasten der Gingiva und des parodontalen Ligaments zu untersuchen. Material und Methode Wir kultivierten Fibroblasten der Gingiva (GF) und des parodontalen Ligaments (PDLF) unter dem Einfluss von Hypoxie oder des Hypoxie-Mimetikum L-Mimosin (L-MIM) in 2D und 3D Zellkulturmodellen. Um die Rolle des „Sauerstoff Sensors“ Hypoxie-induzierender-Faktor (HIF-1) zu klären, wurden die Zellen mit dem HIF-1-Inhibitor Echinomycin (Ech) behandelt. Die Produktion von Angiogenin wurde auf mRNA und Proteinebene mittels qPCR beziehungsweise ELISA gemessen. Ergebnisse Unsere Experimente zeigten, dass Angiogenin durch Hypoxie und L-Mimosin im 2D Modell gesteigert werden kann. Echinomycin blockierte diese Steigerung. Im 3D Modell wurde keine signifikante Steigerung gefunden. Schlussfolgerungen Unsere Ergebnisse ergaben, dass Hypoxie und das Hypoxie-Mimetikum L-Mimosin Angiogenin im 2D Modell steigern können. Bei diesem Effekt ist HIF-1 involviert. Auffällig ist, dass der Effekt auch vom Kulturmodell abhängt. Weiterführende Studien werden aufklären, welche genaue Rolle Angiogenin in der parodontalen Regeneration zukommt.Background A key mediator of angiogenesis is angiogenin which is expressed in the early phase of healing in tissue engineering strategies. How angiogenin (Ang) is regulated in the periodontal tissue is unclear. The objective of this work was to reveal the regulation of angiogenin in response to hypoxia and the hypoxia mimetic agent L-mimosine (L-MIM) in fibroblasts of the gingiva (GF) and the periodontal ligament (PDLF). Materials and Methods Human fibroblasts from the gingiva and the periodontal ligament in monolayer and spheroid cultures were exposed to hypoxia or L-mimosine in 2D and 3D spheroid cultures. The production of angiogenin was evaluated on the mRNA and protein levels with qPCR and ELISA, respectively. Echinomycin, an inhibitor of HIF-1 activity, was applied to test for the involvement of hypoxia-inducible factor (HIF)-1. Results Both, hypoxia and L-mimosine can increase mRNA and protein levels in monolayer cultures of periodontal fibroblasts and gingival fibroblasts. This increase can be blocked by echinomycin. In spheroid cultures of periodontal fibroblasts the impact of hypoxia and L- mimosine did not reach the level of significance. Conclusion Hypoxia and the hypoxia mimetic agent L-mimosine can increase the production of angiogenin via HIF-1. The response of the cells, however, depends on the in vitro culture model. Overall these results suggest a link between hypoxia, HIF-1 and angiogenin in the periodontium. Future studies will reveal the role of this mechanism in periodontal regeneration.Paralleltitel laut Übersetzung des VerfassersMedizinische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019(VLID)361480