| Hintergrund: Osteoarthritis ist eine degenerative Gelenkserkrankung, welche weltweit eine der häufigsten Ursachen für muskuloskeletale Beeinträchtigungen und Schmerzzustände ist. Ein wichtiger Risikofaktor stellt hierbei Adipositas dar, welcher nicht nur im offensichtlichen Verschleiß der Gelenke durch das erhöhte Körpergewicht, sondern überdies im ausgeprägten pro-inflammatorischen Zustand in den Gelenkshöhlen von Übergewichtigen begründet ist. Dieser Zustand fördert das Ungleichgewicht von aufbauenden und abbauenden Faktoren in den Gelenksknorpeln. Es gibt immer mehr Belege dafür, dass Leptin – ein Adipozytokin – die nicht-mechanische Verbindung zwischen Adipositas, Gelenksintaktheit und Osteoarthritis darstellt.
Zielsetzung: Untersuchung des Einflusses von rekombinantem Leptin auf das Zellwachstum und die Expression von aufbauenden und abbauenden Faktoren der menschlichen Chondrozytenzelllinien C28/I2 und T/C-28a2.
Methoden: Die Zelllinien C28/I2 und T/C-28a2 wurden mittels STR-Analyse charakterisiert. Im weiteren Verlauf wurde eine spezifische Vimentin-DAPI Immunfluoreszenzfärbung durchgeführt, um den mesenchymalen Ursprung der Zellen zu verifizieren. Die Lebensfähigkeit und das Wachstumsverhalten der humanen Knorpelzellen nach der Behandlung mit rekombinantem Leptin wurde mittels MTS- Cell Viability Test und xCELLigence RD Device System untersucht. Zusätzlich wurde die Genexpression von anabolen und katabolen Komponenten (MMP-1, MMP-3, MMP-9, MMP-13, Collagen Typ 1A1 and Collagen Typ 2A1) via Real-Time PCR ermittelt, um Information über die Antwort der Chondrozyten auf Leptin nach 48 Stunden zu erhalten. Biochemische Testverfahren wurden benutzt, um Informationen über die Wirkung von Leptin auf die Expression von Collagen und sGAG auf Proteinebene zu erlangen.
Ergebnisse: Das Wachstumsverhalten wurde über einen Zeitraum von 77 Stunden analysiert und hat gezeigt, dass die Zugabe von FBS essentiell für das reguläre Wachstum sowohl von C28/I2 als auch T/C-28a2 Zelllinien ist. Mit Hilfe eines MTS Test konnte überdies gezeigt werden, dass eine Leptin Behandlung [0,001 µg/ml; 0,01 µg/ml; 0,1 µg/ml; 0,5 µg/ml; 1,0µg/ml] über 24 und 48 Stunden keinen signifikanten negativen Einfluss auf die Lebensfähigkeit der Zelllinien hat.
Weiters zeigten die Ergebnisse der Real-Time PCR für die T/C-28a2 Zelllinie, welche mit Leptin [0,2 µg/ml] behandelt wurde, eine signifikante Abnahme der MMP-1 und MMP-13 Genexpressionslevel. Zusätzlich konnte eine signifikante Abnahme der Genexpression von Collagen Typ 1A1 bei den mit Leptin [0,2 µg/ml] behandelten C28/I2 Zellen festgestellt werden. Für Collagen Typ 2 zeigte sich hingegen eine abnehmende Tendenz der Genexpression bei beiden Zelllinen nach der Inkubation mit Leptin [0,2 µg/ml and 0,5 µg/ml]. Abschließend ermittelten wir die Collagenexpression auf Proteinebene. Hierbei zeigte sich für die C28/I2 Zellen eine leichte Zunahme der Proteinmenge in dem Leptin plus IL-1β Versuch, wohingegen dieser Effekt ohne IL-1β nicht beobachtet werden konnte und es zu einer geringfügigen Abnahme der Proteinmengen kam. In der Expressionsanalyse der Proteinmenge von sGAG in C28/I2 Zellen zeigten sich keine signifikanten Änderungen, wohl aber war eine abnehmende Tendenz von sGAG in dem Leptin und IL-1β kombiniertem Versuchsaufbau zu erkennen.
Diskussion: Unsere Daten bringen interessante Erkenntnisse über die Pathogenese von OA und beleuchten den Zusammenhang zwischen OA und Adipositas.
Es werden weitere in vitro Untersuchungen nötig sein, um die komplexen Mechanismen von Leptin näher auszuführen und um neue Therapieansätze bei der Adipositas induzierten OA zu entwickeln.
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