Elektrophysiologische Charakterisierung mesenchymaler Stammzellen in myogener Differenzierung

Abstract

Die stammzellbasierte Regeneration des urethralen Sphinktersystems stellt eine vielversprechende Therapieoption der Belastungsinkontinenz dar. Die hierfür gewählten mesenchymalen Stammzellen wurden zunächst einer in vitro-Differenzierung zu glatten Muskelzellen unterzogen, deren Erfolg neben dem Nachweis muskelspezifischer Proteine auch auf funktioneller Ebene evaluiert wurde. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die elektrophysiologische Charakterisierung mesenchymaler Stammzellen in myogener Differenzierung mithilfe der manuellen Patch-Clamp-Technik mit dem Ziel der Findung des optimalen Differenzierungszeitpunktes. Die über maximal 21 Tage in Differenzierung befindlichen mesenchymalen Stammzellen wurden im Hinblick auf ihre Expression von Natrium-, Kalium- und Calciumkanälen, sowie ihres Membranpotentials untersucht und mit zuvor erhobenen Daten von nativen mesenchymalen Stammzellen und glatten Muskelzellen des humanen M. detrusor vesicae verglichen. Bereits nach 7 Tagen in Differenzierung wiesen sie eine signifikante Zunahme ihrer Natriumstromdichte auf, die im Verlauf der Differenzierung rückläufig war. Calciumströme wurden ab Differenzierungstag 7 viermal häufiger beobachtet als bei nativen mesenchymalen Stammzellen. Die Veränderungen im Kaliumstromprofil im Vergleich zu nativen mesenchymalen Stammzellen blieben über die Dauer der Differenzierung konstant, unterschieden sich jedoch stark vom Kaliumstromprofil reifer glatter Muskelzellen, was als Hinweis für einen noch ablaufenden Differenzierungsvorgang gewertet wurde. Eine Hyperpolarisation des Membranpotentials gipfelte an Differenzierungstag 7, war statistisch jedoch nicht signifikant. Aus elektrophysiologischer Sicht kann zwar nicht von einer Ausreifung, jedoch zumindest von einer Andifferenzierung der mesenchymalen Stammzellen zu glatten Muskelzellen ausgegangen werden, die um Differenzierungstag 7 ihr Optimum erreicht. Um die funktionelle Untersuchung zu vervollständigen, sollten zusätzlich Methoden zur Überprüfung der Kontraktilität und elektro- und pharmakomechanischen Kopplung der in Differenzierung befindlichen mesenchymalen Stammzellen zum Einsatz kommen.