Immunregulatorische Funktionen von Mesenchymalen Stromazellen in Frakturpatient:innen und Korrelation zum Heilungsverlauf

Einleitung: Bei der Frakturheilung spielen die initiale Bildung eines Plättchen-reichen Frakturhämatoms und die darin ablaufende Koordination der Entzündungsreaktion eine wichtige Rolle. Knochenmarksspezifische mesenchymale Stromazellen (BM-MSCs) sind bekannt für ihre immunregulatorischen Eigenschaften. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung einer möglichen Korrelation zwischen dem Heilungsverlauf und den immunmodulatorischen Eigenschaften der BM-MSCs.

Methode: Unter Zustimmung der Patient:innen und der Ethikkommission wurden die BM-MSCs aus dem knochenmarkreichen Bohrmehl aus der Frakturregion von neun Patient:innen mit Oberschenkelschaft-Fraktur isoliert, die mit einem intramedullären Marknagel versorgt wurden. Um eine mögliche Verstärkung der immunmodulatorischen Eigenschaften der Zellen zu erreichen, erfolgte die Stimulation der in vitro expandierten BM-MSCs mit INF-γ und TNF-α. Der Einfluss der Behandlungen auf die Viabilität der Zellen wurde mittels MTT-Assay untersucht. Die Genexpressionsanalyse von immunmodulatorischen Genen wie VCAM1, IDO1 und IL-6 wurde mittels einer qPCR durchgeführt. Funktionelle immunmodulatorische Eigenschaften der BM-MSCs wurden anhand der Veränderungen der Proliferation und des Phänotyps von aktivierten Lymphozyten nach fünf Tagen Co-Kultur mit vorbehandelten BM-MSCs mittels Durchflusszytometrie analysiert. Zur Beurteilung des Heilungsverlaufs erfolgte eine Routine-Röntgenkontrolle des Oberschenkels in zwei Ebenen nach sechs Monaten.

Ergebnisse: Die Stimulation mit INF-γ und TNF-α zeigte keinen signifikanten Einfluss auf die Viabilität der BM-MSCs. Bei Co-Kultivierung mit BM-MSCs aus Patient:innen mit beeinträchtigtem Heilungsverlauf (HV) lag eine signifikant geringere Inhibition der Lymphozyten-Proliferation im Vergleich zur Co-Kultivierung mit BM-MSCs aus Patient:innen mit normalem HV vor. Die Vorbehandlung mit INF-γ und TNF-α reduzierte diesen Effekt. Der relative Anteil an regulatorischen T-Zellen war unter Co-Kultivierung mit MSCs aus der Gruppe beeinträchtigter HV geringer, als mit BM-MSCs aus der Gruppe normaler HV. Bei vorheriger Stimulation der MSCs mit INF-γ und TNF-α wurde dieser Unterschied kleiner.

Diskussion: Unsere Ergebnisse liefern erste Hinweise darauf, dass BM-MSCs aus Patient:innen mit einer beeinträchtigten Frakturheilung reduzierte Fähigkeiten im Bereich der Immunmodulation aufweisen, verglichen mit BM-MSCs aus Patient:innen mit einem normalen Heilungsverlauf. Diese immunregulatorischen Eigenschaften von BM-MSCs konnten durch Zytokine gesteigert werden, was es im Rahmen eines potenziellen therapeutischen Ansatzes weiter zu untersuchen gilt.

Keywords: Frakturheilung, Mesenchymale Stromazellen, INF-γ,TNF-α, Immunmodulation

Korrespondenzadresse: Katrin Übelmesser, Universitätsklinikum Würzburg, IZKF Nachwuchsgruppe Geweberegeneration für muskuloskelettale Erkrankungen, Röntgenring 11, 97070 Würzburg, Deutschland, E-Mail: [e-mail]

Publication History

Article published online:
13 March 2024