Aufklärung molekularer Mechanismen bei der Wechselwirkung von Osteoblasten mit löslichen und immobilisierten Hyaluronsäurederivaten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im vorliegenden Projekt wurde in vitro die Reaktion von Osteoblasten auf artifizielle extrazelluläre Matrizes (aECM) aus Kollagen I und synthetisch sulfatierten Hyaluronanderivaten sowie auf die sulfatierten Hyaluronanderivate per se untersucht. Dazu wurden die Osteoblastenzelllinie SaOS-2, primäre Osteoblasten (Ratte) und hMSC als Osteoblasten-Vorläuferzellen verwendet. Zusammenfassend ergaben sich aus den Untersuchungen folgende Erkenntnisse: (i) Die Adhäsion von SaOS-2-Zellen erfolgte auf den aECM in Gegenwart von Serum mit der gleichen Geschwindigkeit wie auf der zum Vergleich herangezogenen Kollagen I-Beschichtung. (ii) SaOS-2-Zellen wiesen auf den sH1.0/3.0-haltigen aECM nach 24 h deutliche morphologische Unterschiede auf, die durch weniger fokale Adhäsionskontaktstellen, dünnere und unorganisierte Aktin-Filamente und kleinere Zellen gekennzeichnet waren. Bei der Aktivierung der fokalen Adhäsionskinase und von Paxillin gab es keinen Unterschied zur Kollagen I-Beschichtung. Auf allen aECM mit Ausnahme der Hyaluronan-haltigen Beschichtung erfolgte Adhäsions-induziert eine Phosphorylierung der mitogen-aktivierten Proteinkinase mit einem Maximum nach 10 min. (iii) Die sulfatierten Hyaluronanderivate per se verminderten die Anzahl adhärenter Zellen, wenn sie unmittelbar bei Aussaat der Zellen zugegen waren, wogegen die zeitlich versetzte Zugabe der Substanzen keinen Einfluss hatte. Eine mögliche Ursache dafür ist die Wechselwirkung der sulfatierten Hyaluronanderivate mit perizellulären Glykosaminoglykanen, die dann, wenn die Zellen zunächst ohne die genannten Substanzen die Möglichkeit zur Adhäsion bekamen, keinen Einfluss auf den Adhäsionsvorgang mehr hatte. (iv) Während sulfatierte Hyaluronanderivate und die entsprechenden aECM auf die Differenzierung der SaOS-2-Zellen nahezu keinen Einfluss hatten, wurde die osteogene Differenzierung von hMSC (TNAP-Aktivität und Mineralisierung) stark induziert. (v) aECM waren in der Lage die Adsorption, Freisetzung und biologische Wirksamkeit von TGF-β1, einem wichtigen Regulator der Kollagensynthese in hMSC, zu modulieren. Die in vitro-Effekte der sulfatierten Hyaluronanderivate waren stark abhängig vom Differenzierungszustand der Zellen und am deutlichsten bei primären Osteoblasten/-Vorläuferzellen zu finden. Neben der deutlichen Erhöhung der osteogene Differenzierung von hMSC ist der entzündungshemmende Effekt der Substanzen hervorzuheben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Sulfated hyaluronan derivatives reduce the proliferation rate of primary rat calvarial osteoblasts. Glycoconj J 2010; 27:151-8
Kunze R, Rösler M, Möller S, Schnabelrauch M, Riemer T, Hempel U, Dieter P
