Buch, Deutsch, 191 Seiten, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 400 g
ISBN: 978-3-96729-232-9
Verlag: Mensch & Buch
Adulte, multipotente mesenchymale Stammzellen (MSCs) stellen nicht nur für die regenerative Medizin, sondern auch für die Etablierung von in-vitro-Modellen einen wichtigen Forschungsschwerpunkt dar. MSCs aus Fettgewebe (ASCs) eignen sich hierfür besonders und haben das Potential, in verschiedene Zelltypen zu differenzieren, darunter in Kardiomyozyten-ähnliche Zellen (CLCs), wie in Studien bei Menschen, Kaninchen und Nagern beschrieben wurde.
Ziel der Untersuchungen war es, (1) die mittels zwei Isolierungsverfahren aus unterschiedlichen Fettgewebelokalisationen gewonnenen MSCs hinsichtlich ihrer in-vitro-Charakteristika zu vergleichen. Im zweiten Teil der Studie (2) sollte das kardiomyogene Differenzierungspotential der Zellen erstmals beim Pferd in vitro untersucht werden, um das Grundlagenwissen in Bezug auf die Etablierung eines pferdespezifischen in-vitro-Kardiomyozytenmodells zu erweitern.
In die in-vitro-Studie wurden n = 16 Pferde einbezogen, von denen post mortem MSCs aus abdominalem (abd), retrobulbärem (rb) und subkutanem (sc) Fettgewebe mittels des Explantat-Verfahrens (ASCs-EXP) und nach Kollagenaseverdau (ASCs-SVF) gewonnen wurden. Nach Evaluierung des Isolierungserfolgs (n = 16), des Proliferationspotentials (n = 3) sowie des für das Zellwachstum am besten geeigneten Serumsupplements (n = 3) wurden die Zellen auf ihre Charakteristika als MSCs überprüft, wozu die Fähigkeit zur Plastikadhärenz, die Untersuchung des tripotenten Differenzierungspotentials über 7, 14 bzw. 21 Tage (n = 6) und das spezifische Oberflächenmarkerprofil (n = 5) zählten. Es folgte die Untersuchung des kardiomyogenen Differenzierungspotentials von abd-ASCs-SVF (n = 5) mithilfe des Induktionsfaktors 5-Azacytidin (5-AZA) sowie der Faktoren Activin A (Act A), knochenmorphogenetisches Protein-4 (BMP-4) und Dickkopf-1 (DKK-1). Eine Untersuchung zellmorphologischer Veränderungen sowie Analyse der Expression kardialer und pluripotenzassoziierter Marker sowie eines Muskelmarkers mittels SYBR Green RT-qPCR wurden an Tag 0 (T0) und 3 Wochen nach Induktion (T3) angeschlossen.
Plastikadhärente, Fibroblasten-ähnliche ASCs-EXP und ASCs-SVF konnten aus abd-, rb- und sc-Fettgewebe gewonnen werden. Während sich abd- und rb-ASCs hinsichtlich des Isolierungserfolgs annähernd gleich verhielten, wiesen sc-ASCs einen signifikant niedrigeren Isolierungserfolg auf. In Bezug auf die Zellproliferation wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Lokalisationen und Isolationsmethoden festgestellt, jedoch ein signifikanter Effekt des Serumsupplements. Das höchste adipogene Differenzierungspotential wiesen abd-ASCs-EXP gegenüber rb- und sc-ASCs-EXP an Tag 7 und abd-ASCs-SVF gegenüber abd-ASCs-EXP an Tag 14 auf. Das osteogene Differenzierungspotential erwies sich an Tag 14 zwischen ASCs der verschiedenen Lokalisationen und Isolierungsverfahren annähernd gleich. An Tag 21 wiesen abd-ASCs-EXP gegenüber abd-ASCs-SVF und rb-ASCs-EXP ein höheres osteogenes Differenzierungspotential auf. Das chondrogene Differenzierungspotential war bei allen Zellen unabhängig von der Gewebequelle und Isolationsmethode vergleichbar. Die untersuchten Zellen waren positiv für CD29, CD44, CD90 sowie negativ für CD34 und CD45 und exprimierten die pluripotenzassoziierten Marker OCT4/POUF5, MYC und DNMT3B. Eine kardiomyogene Differenzierung konnte weder mithilfe von 5-AZA noch mithilfe unterschiedlicher Konzentrationen von Act A, BMP-4 und DKK-1 nachgewiesen werden. Es wurden weder zellmorphologische Veränderungen, eine spontane Schlagaktivität noch eine Aufregulierung der kardialen Marker NKX2-5, GATA4, TNNI3, MYH6, MYH7 sowie des Muskelmarkers MYF6 zum Zeitpunkt T3 im Vergleich zu den Positivkontrollen mittels SYBR Green RT-qPCR nachgewiesen.
Die vorliegende Studie vergleicht die mittels der beiden Isolierungsverfahren aus den drei Fettgewebelokalisationen isolierten equinen MSCs in Bezug auf ihre Charakteristika in vitro, wobei eine Isolierung equiner rb-ASCs zuvor noch nicht beschrieben wurde. Auch wenn eine kardiomyogene Differenzierung von MSCs bei verschiedenen Spezies in vitro nachgewiesen wurde, lagen hierzu bisher keine Studien zum Pferd vor. In der vorliegenden Studie wird erstmals der Effekt des in der Literatur am häufigsten eingesetzten kardiomyogenen Induktors 5-AZA sowie der an der embryonalen Kardiomyogenese beteiligten Faktoren Act A, BMP-4 und DKK-1 untersucht.
Es konnte gezeigt werden, dass equine ASCs-EXP und ASCs-SVF aus allen untersuchten Fettgewebelokalisationen gewonnen und aufgrund ihrer Charakteristika eindeutig als MSCs identifiziert werden konnten. Die Zellen wiesen ein hohes Proliferations- und tripotentes Differenzierungspotential auf. Eine kardiomyogene Differenzierung equiner abd-ASCs-SVF konnte allerdings unter Einsatz der gewählten Induktionsfaktoren und Versuchsbedingungen nicht erreicht werden. Die vorliegende Studie trägt dazu bei, das Grundlagenwissen über die in-vitro-Charakteristika equiner ASCs zu erweitern. Weitere Vergleichsstudien, in denen der Einfluss der Isolationsmethode auf equine MSCs verschiedener Herkünfte überprüft wird, sind anzuraten. In Bezug auf die kardiomyogenen Differenzierungsversuche ist der Einsatz pluripotenter Stammzellen anstelle der multipotenten MSCs in Erwägung zu ziehen, da diese ein höheres Differenzierungspotential aufweisen.
