Bedeutung des oxidativen Stresses bei der PEMF-stimulierten Reifung primärer humaner Osteoblasten

Abstract

Im Rahmen des demografischen Wandels steht unsere Gesellschaft zunehmend vor den Herausforderungen medizinischer Bedürfnisse älterer Patienten, z. B. der Frakturversorgung bei Multimorbidität und Osteoporose. Nicht-invasive Stimulatoren des Knochenwachstums, insbesondere die Stimulation mit elektromagnetischen Feldern (EMF), bieten hierbei Hoffnung, jedoch ist die Studienlage widersprüchlich. In Vorarbeiten wurde ein spezifisches pulsierendes EMF in Zellkulturexperimenten (mit primären humanen Osteoblasten, kurz phOB) ausgewählt. Anhand des Ansprechens erfolgte eine Einteilung der Spender von phOB in Non-Responder (NR) und Responder (R). In der vorliegenden Arbeit wurde der Stimulationseffekt auf die Genexpression verschiedener mit oxidativem Stress assoziierter Gene untersucht und beide Gruppen miteinander verglichen. Initial erfolgte mittels qRT-PCR, an gepoolten Spendern beider Gruppen, ein Screening zur Identifikation möglicher Kandidatengene. Diese Gene (GSR, UCP2, NOX4, CCL5, GPX1, GPX3, CAT und SOD2) wurden in Folge mittels RT-PCR und Enzymassays weiter untersucht. Die größte Zunahme während Reifung zeigten GPX3 und CAT in beiden Gruppen sowie CCL5 und SOD2 in der R-Gruppe. Die GPX3 und CAT Zunahme ließ sich im Trend in der RT-PCR bestätigen, eine Änderung der CCL5 und SOD2 ließ sich nicht bestätigen. Die größte Änderung durch PEMF-Stimulation zeigten SOD2 und CCL5 in der R-Gruppe in der qRT-PCR, dies ließ sich in der RT-PCR nicht weiter bestätigen. Auf Enzymebene ließen sich, v.a. methodisch bedingt, diese Effekte nicht bestätigen. Zusammenfassend ließ sich eine Unterteilung in eine NR- und R-Gruppe, wie vorbeschrieben, in der RT-PCR und in weiteren Zellkulturexperimenten, nicht sicher zeigen. Die größten Änderungen durch PEMF Stimulation zeigten sich bei CAT und GPX3 in beiden Gruppen. Eine ROS-Induktion durch PEMF-Stimulation konnte hier nicht gezeigt werden. Die Änderungen auf Transkriptionsebene und Enzymebene, sowie ein möglicher Übertragungsweg über Redoxgesteuerte Prozesse konnten in der vorliegenden Arbeit nicht genauer eingeordnet werden. Insbesondere eine Trennung nach NR- und R-Gruppe ist möglicherweise besser durch Cofounder wie z.B. Alter oder Nebenerkrankungen erklärt.