Einfluss der Wachstumsmatrix auf die Differenzierung von Mausmakrophagen zu Osteoklasten-ähnlichen Zellen

Abstract

Externe apikale Wurzelresorptionen (EAWR) stellen eine schwerwiegende Nebenwirkung der kieferorthopädischen Zahnbewegung dar, die mit einem irreversiblen Verlust radikulärer Hartgewebe einhergeht. Verantwortlich hierfür sind Odonto- und Zementoklasten, die osteoklastenspezifische Eigenschaften aufweisen und vermutlich aus denselben hämatopoetischen Vorläuferzellen wie Osteoklasten hervorgehen. Die zugrunde liegenden Differenzierungsmechanismen sind bislang jedoch nicht ausreichend geklärt. <br/> In der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, ob drei verschiedene orale Hartgewebe Knochen, Dentin und Zement den Differenzierungsprozess der Klastenzellen möglicherweise beeinflussen. <br/> Hierzu wurden murine Makrophagen-Vorläuferzellen auf Knochen-, Dentin- und Zementpulver unter Stimulation mit RANKL und M-CSF kultiviert. Eine weitere Stimulations- sowie Negativkontrollgruppe ohne Hartgewebesubstrat wurden hinzugezogen. Nach Ernte der ausdifferenzierten Osteoklasten-ähnlichen Zellen erfolgten Expressionsanalysen zuvor ausgewählter Moleküle (HSPA1b, CXCL2, GDF15, IGF-1, ACP5, CTSK und OSCAR) mittels RT-PCR und ELISA-Tests. Die statistische Auswertung wurde mit ANOVA und ergänzenden Tukey-Post-hoc-Tests durchgeführt (p < 0,05). <br/> Die Hartgewebe - insbesondere Dentin und Zement - zeigten deutliche Effekte auf die Expression der untersuchten Wachstumsfaktoren und Entzündungsmediatoren. Auffällig war eine gesteigerte Expression des Hitzeschockproteins HSPA1b in den Zementkulturen. Darüber hinaus führte die Kultivierung auf Dentin zu einer signifikanten Steigerung von GDF15 und CXCL2, während IGF-1 in allen stimulierten Versuchsgruppen vermindert exprimiert wurde. In den Zementkulturen konnte zudem eine verstärkte Expression von ACP5, CTSK und OSCAR beobachtet werden. <br/> Die vorliegenden Ergebnisse verdeutlichen, dass die unterschiedlichen Hartgewebe wichtige Regulationssignale während der Differenzierung Osteoklasten-ähnlicher Zellen liefern könnten. Die auffällige Expressionssteigerung von HSPA1b könnte auf eine natürliche Abwehrfunktion des Zementgewebes gegenüber EAWR hindeuten. Im klinischen Kontext könnten die identifizierten Biomarker aktiver Odonto- und Zementoklasten zur Etablierung neuer diagnostischer Ansätze beitragen, die eine frühzeitige Erkennung und gezielte Intervention initialer Resorptionsprozesse ermöglichen.