Beeinflussung der zirkadianen Rhythmik von Parodontalligamentzellen durch mechanischen Stress

Abstract

Im menschlichen Organismus nimmt die zirkadiane Rhythmik eine zentrale Rolle ein. Eine periphere zirkadiane Rhythmik konnte schon in einigen Zelltypen wie den parodontalen Ligamentzellen (PDL-Zellen), nachgewiesen werden. In dieser wird Studie untersucht, ob eine mechanische Belastung wie sie während einer kieferorthopädisch induzierten Zahnbewegung vorkommt, die zirkadiane Rhythmik auf Genebene in PDL-Zellen beeinflussen kann. Zudem sollte analysiert werden, ob eine mechanische Stimulation in Abhängigkeit der zirkadianen Rhythmik auch unterschiedliche Effekte auf regulatorische Faktoren wie Interleukin-1beta (IL-1&beta;), runt-verwandter Transkriptionsfaktor 2 (RUNX2) und Kollagen-1alpha (COL1A) hat. <br /> Humane PDL-Zellen wurden auf Zellkulturplatten mit dehnbarem Boden kultiviert und mit Dexamethason, einem Glukokortikoid, synchronisiert. Neben der Kontrollgruppe wurde eine mechanische Stimulation der Zellen durch eine 20 %-ige statische Dehnung (STSH) angewendet. Im 4 h Rhythmus wurden die Zellen über 24 h geerntet. Mittels realtime Polymerasekettenreaktion (qRT PCR) erfolgte die Analyse der Genexpression folgender Clock-Gene: Arylkohlenwasserstoffrezeptor-Kerntranslokator-ähnliches Protein (ARNTL), Zircadian Locomotor Output Cycles Kaput (CLOCK), Period 1 (PER1) und Period 2 (PER2). In einer 2. Versuchsreihe wurde eine mechanische Belastung für 4 h direkt nach Synchronisation und 12 h später begonnen. Für die Genanalyse wurden eine qRT PCR und für den Proteinnachweis von IL-1&beta;, RUNX2 und COL1A Enzyme-Linked-Immunosorbent-Assays durchgeführt. Für die Statistik wurden der Sidak-Test und Dunnett-Test verwendet. <br /> Die mechanische Belastung zeigte eine Veränderung der Genexpression bei allen getesteten Clock-Genen zu unterschiedlichen Zeitpunkten. In der Kontrollgruppe nach Synchronisation konnte bei drei der getesteten Clock-Gene das Zirkadiane Muster über 24 h nachgewiesen werden. Col-1A, IL-1&beta; und RUNX2 zeigten in Abhängigkeit von der Initiierung der mechanischen Dehnung innerhalb des zirkadianen Rhythmus differentielle Regulationen. <br /> Die mechanische Belastung beeinflusst die Expression der Clock-Gene in PDL-Zellen, aber auch differentiell in Abhängigkeit der zirkadianen Rhythmik bei regulatorischen Proteinen der PDL-Zellhomöstase. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass auch die kieferorthopädische Zahnbewegung von der zirkadianen Rhythmik beeinflusst werden könnte.