Die Rolle von IL-8 in der Osteogenese von primären humanen Osteoblasten in vitro

Einleitung: Die Osteoimmunologie befasst sich mit der Interaktion zwischen dem Immunsystem und Knochenstoffwechsel. Zytokine, wie beispielsweise Interleukin-8 (IL-8), sind wichtige Regulatoren der Osteoblasten- und Osteoklastenaktivität und spielen wahrscheinlich eine entscheidende Rolle bei Knochenstoffwechselerkrankungen wie der Osteoporose. Es ist bekannt, dass das Chemokin IL-8 einerseits die Osteoklastogenese positiv beeinflussen kann und andererseits die Knochenbildung in vivo unterstützt. In vorherigen Publikationen haben wir bereits gezeigt, dass IL-8 auch in vitro die Mineralisierung primärer humaner Osteoblasten (OB) förderte. In dieser Studie konzentrierten wir uns auf die genauere Funktion von IL-8 in der Osteogenese.

Methode: Für die Studie wurden aus Hüftköpfen isolierte OB von Patient*innen verwendet, welche aufgrund von Arthrose oder Fraktur einen Hüftgelenkersatz erhalten haben und nach DXA eine normale Knochendichte aufwiesen. Die OB wurden in Osteogenese-induzierendem Medium (OIM) für 35 Tage und mit den Zytokinen für 21 Tage inkubiert. Die Mineralisierung wurde mittels der Alizarinrot-S-Färbung photometrisch quantifiziert. Die Quantifizierung der Proteine im Überstand erfolgte mittels ELISA. Das IL-8-mRNA-Expressionslevel wurde mithilfe Real-Time-qPCR bestimmt.

Ergebnisse: Wir haben eine direkte Korrelation zwischen der Mineralisierung und IL-8-Sekretion durch die OB festgestellt. Die IL-8-Konzentration im Überstand stieg proportional zur zunehmenden Mineralisierung während der Osteogenese an. Ab dem 14. Tag der Differenzierung sezernierten die OB eine signifikante und weiter ansteigende Menge in den Überstand mit Messwerten von über 1500 pg/ml. In früheren Veröffentlichungen konnten wir bereits zeigen, dass rekombinantes IL-8, aber auch die proinflammatorischen Zytokine IL-6, IFN-γ, IL-1β und TNF-α einen mineralisierungsfördernden Effekt auf die primären OB haben. Durch IL-1β und TNF-α war die Mineralisierung jedoch signifikant stärker als durch IL-8. Nun können wir zeigen, dass die Behandlung mit diesen beiden Zytokinen zu einer besonders starken IL-8 mRNA-Expression führte.

Diskussion: Die in dieser Studie gezeigte Korrelation zwischen erhöhter Mineralisierung und erhöhter IL-8-Sekretion während der Osteogenese bestätigt die positive Wirkung von IL-8 auf die Knochenbildung. IL-8 scheint also nicht nur einen direkten Einfluss auf die Osteogenese zu haben, sondern wird während dieses Prozesses auch von den OB sezerniert. Die Behandlung mit IL-1β und TNF-α erhöhte nicht nur die Mineralisierung, sondern auch die Expression von IL-8 in den OB. Dies könnte auf eine synergistische Wirkung der Zytokine hindeuten. Um die Wirkung von IL-8 auf den Knochenstoffwechsel besser zu verstehen, sollte die Wirkung auf humane Osteoklasten und damit die Interaktion zwischen diesen und den OB genauer untersucht werden.

Keywords: IL-8, Zytokine, Osteogenese, Osteoblasten, Knochenstoffwechsel, Mineralisierung, Osteoimmunologie

Korrespondenzadresse: Juliana Franziska Bousch, Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Forschungslabor, Merowingerplatz 1A, 40225 Düsseldorf, Deutschland, E-Mail: [e-mail]

Publication History

Article published online:
13 March 2024