Die protektive Wirkung von Losartan auf humane Nucleus Pulposus Zellen

Fragestellung Die symptomatische Bandscheibendegeneration (SB) ist eine wichtige Ursache für Rückenschmerzen. In der Pathogenese der SB partizipieren proinflammatorische und katabole Prozesse, die in anderen Geweben bereits einen Zusammenhang mit dem Gewebe-Renin-Angiotensin-System (tRAS) zeigten. Kürzlich wurde die Expression des tRAS in humanen Bandscheiben (IVD) nachgewiesen und suggerierte eine Korrelation mit der Expression proinflammatorischer und kataboler Marker. Ziel dieser Studie war es, das protektive Potential des Angiotensin-II-Rezeptor-Typ-1a- (AGTR1a) Inhibitors Losartan an humanen Nucleus Pulposus Zellen (hNPc) zu untersuchen.

Methodik hNPc wurden isoliert, expandiert und zu 0.19×10⁶ Zellen/Loch in 12-Loch-Platten gesät und in 6 Gruppen unter verschiedenen Bedingungen kultiviert (Tabelle 1). Die Genexpression von Interleukin (IL) 6, IL8, Matrixmetalloproteinase (MMP) 3, MMP1, Tumornekrosefaktor alpha (TNFα), Aggrecan (ACAN), Kollagen I, Angiotensin-Converting-Enzyme (ACE), Cathepsin D (CTSD), AGTR1a und Angiotensinogen (AGT) wurde nach vier Tagen mit real-time PCR analysiert und das Medium auf Stickoxid (NO) untersucht. Die Ergebnisse wurden per One-way ANOVA bzw. Kruskal-Wallis-Tests auf statistische Signifikanz (p < 0.05) geprüft.

Tab.1 Experimentelle Gruppen

Experimentelle Gruppen	Kulturbedingungen
Kontrolle (Control)	Physiologisch - Glukose-Medium
Losartan niedrig (LL)	Glukose-Medium + 100μM Losartan
Losartan hoch (LH)	Glukose-Medium + 1000μM Losartan
TNFα (TNFα)	Glukose-Medium + TNFα 10ng/mL
TNFα + Losartan niedrig (TNF-αLL)	Glukose-Medium + TNFα 10ng/mL+ 100μM Losartan
TNFα + Losartan hoch (TNF-αLH)	Glukose-Medium + TNFα 10ng/mL+ 1000μM Losartan

Ergebnisse und Schlussfolgerung TNFα führte zu erhöhter NO-Freisetzung im Medium (p < 0,001), sowie zur Erhöhung der Expression von TNFα (p < 0,01) und MMP3 (p < 0,01) im Vergleich zur Kontrollgruppe [Abb. 1]. Nach Kultivierung mit TNFα kombiniert mit Losartan 1000μM wurden die Expression von TNFα (p < 0,01), MMP3 (p < 0,001), Kollagen I (p < 0,05) sowie die NO-Freisetzung (p < 0,05) signifikant reduziert, die Expression von ACAN (p < 0,05) stieg an im Vergleich zur TNFα-Gruppe. Die Expression der tRAS-Marker AGTR1a (p < 0,01), ACE (p < 0,05) und CTSD (p < 0,01) waren in der TNFα-Gruppe signifikant erhöht, nach Kultivierung mit TNFα plus Losartan 1000μM wurde die Expression von AGTR1a sowie ACE im Vergleich zur TNFα-Gruppe signifikant reduziert (p < 0,05).

Abb 1 Übersicht signifikanter Ergebnisse der Genexpressionsanalyse nach Zellkultur mit humanen NP-Zellen, Darstellung nach Tukey.

Die erhöhte Genexpression der tRAS-Marker in hNPc nach Kultivierung mit TNFα deutet auf einen Zusammenhang zwischen tRAS und Inflammation hin. Die Antagonisierung mit Losartan und die dosisabhängige Reduktion der Genexpression der tRAS-Marker, der proinflammatorischen und katabolen Faktoren TNFα, NO sowie MMP3 und die Erhöhung der Expression des Matrixmoleküls Aggrecan sind Hinweise für einen protektiven Effekt von Losartan in vitro. Die Reduktion der ACE nach Kultivierung mit Losartan könnte Hinweis für ihre regulatorische Funktion im tRAS sein. Diese Ergebnisse sind Grundlage für weitere Experimente zur Evaluation des protektiven Potentials von Losartan in der Therapie der SB.

Stichwörter tRAS, tissue-Renin-Angiotensin-System, symptomatische Bandscheibenerkrankung, TNFalpha, Spine, Regeneration, Intervertebral Disc

Publication History

Article published online:
15 October 2020