@article{KamawalSteinertHolzapfeletal.2016, author = {Kamawal, Yama and Steinert, Andre F and Holzapfel, Boris M and Rudert, Maximilian and Barthel, Thomas}, title = {Case report - calcification of the medial collateral ligament of the knee with simultaneous calcifying tendinitis of the rotator cuff}, series = {BMC Muscoskeletal Disorders}, volume = {17}, journal = {BMC Muscoskeletal Disorders}, number = {283}, doi = {10.1186/s12891-016-1147-z}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147669}, year = {2016}, abstract = {Calcification of the medial collateral ligament (MCL) of the knee is a very rare disease. We report on a case of a patient with a calcifying lesion within the MCL and simultaneous calcifying tendinitis of the rotator cuff in both shoulders. Case presentation: Calcification of the MCL was diagnosed both via x-ray and magnetic resonance imaging (MRI) and was successfully treated surgically. Calcifying tendinitis of the rotator cuff was successfully treated applying conservative methods. Conclusion: This is the first case report of a patient suffering from both a calcifying lesion within the medial collateral ligament and calcifying tendinitis of the rotator cuff in both shoulders. Clinical symptoms, radio-morphological characteristics and macroscopic features were very similar and therefore it can be postulated that the underlying pathophysiology is the same in both diseases. Our experience suggests that magnetic resonance imaging and x-ray are invaluable tools for the diagnosis of this inflammatory calcifying disease of the ligament, and that surgical repair provides a good outcome if conservative treatment fails. It seems that calcification of the MCL is more likely to require surgery than calcifying tendinitis of the rotator cuff. However, the exact reason for this remains unclear to date.}, language = {en} } @article{JessbergerHoeggerGenestetal.2017, author = {Jessberger, Steffen and H{\"o}gger, Petra and Genest, Franca and Salter, Donald M. and Seefried, Lothar}, title = {Cellular pharmacodynamic effects of Pycnogenol\(^{®}\) in patients with severe osteoarthritis: a randomized controlled pilot study}, series = {BMC Complementary and Alternative Medicine}, volume = {17}, journal = {BMC Complementary and Alternative Medicine}, number = {537}, doi = {10.1186/s12906-017-2044-1}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-159532}, year = {2017}, abstract = {Background: The standardized maritime pine bark extract (Pycnogenol\(^{®}\)) has previously shown symptom alleviating effects in patients suffering from moderate forms of knee osteoarthritis (OA). The cellular mechanisms for this positive impact are so far unknown. The purpose of the present randomized pilot controlled study was to span the knowledge gap between the reported clinical effects of Pycnogenol\(^{®}\) and its in vivo mechanism of action in OA patients. Methods: Thirty three patients with severe OA scheduled for a knee arthroplasty either received 100 mg of Pycnogenol\(^{®}\) twice daily or no treatment (control group) three weeks before surgery. Cartilage, synovial fluid and serum samples were collected during surgical intervention. Relative gene expression of cartilage homeostasis markers were analyzed in the patients' chondrocytes. Inflammatory and cartilage metabolism mediators were investigated in serum and synovial fluid samples. Results: The oral intake of Pycnogenol\(^{®}\) downregulated the gene expression of various cartilage degradation markers in the patients' chondrocytes, the decrease of MMP3, MMP13 and the pro-inflammatory cytokine IL1B were statistically significant (p ≤ 0.05). Additionally, protein concentrations of ADAMTS-5 in serum were reduced significantly (p ≤ 0.05) after three weeks intake of the pine bark extract. Conclusions: This is the first report about positive cellular effects of a dietary supplement on key catabolic and inflammatory markers in patients with severe OA. The results provide a rational basis for understanding previously reported clinical effects of Pycnogenol\(^{®}\) on symptom scores of patients suffering from OA.}, language = {en} } @article{FuchsHeiligMcDonoghetal.2020, author = {Fuchs, Konrad F. and Heilig, Philipp and McDonogh, Miriam and Boelch, Sebastian and Gbureck, Uwe and Meffert, Rainer H. and Hoelscher-Doht, Stefanie and Jordan, Martin C.}, title = {Cement-augmented screw fixation for calcaneal fracture treatment: a biomechanical study comparing two injectable bone substitutes}, series = {Journal of Orthopaedic Surgery and Research}, volume = {15}, journal = {Journal of Orthopaedic Surgery and Research}, doi = {10.1186/s13018-020-02009-6}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-230336}, year = {2020}, abstract = {Background The role of cement-augmented screw fixation for calcaneal fracture treatment remains unclear. Therefore, this study was performed to biomechanically analyze screw osteosynthesis by reinforcement with either a calcium phosphate (CP)-based or polymethylmethacrylate (PMMA)-based injectable bone cement. Methods A calcaneal fracture (Sanders type IIA) including a central cancellous bone defect was generated in 27 synthetic bones, and the specimens were assigned to 3 groups. The first group was fixed with four screws (3.5 mm and 6.5 mm), the second group with screws and CP-based cement (Graftys (R) QuickSet; Graftys, Aix-en-Provence, France), and the third group with screws and PMMA-based cement (Traumacem (TM) V+; DePuy Synthes, Warsaw, IN, USA). Biomechanical testing was conducted to analyze peak-to-peak displacement, total displacement, and stiffness in following a standardized protocol. Results The peak-to-peak displacement under a 200-N load was not significantly different among the groups; however, peak-to-peak displacement under a 600- and 1000-N load as well as total displacement exhibited better stability in PMMA-augmented screw osteosynthesis compared to screw fixation without augmentation. The stiffness of the construct was increased by both CP- and PMMA-based cements. Conclusion Addition of an injectable bone cement to screw osteosynthesis is able to increase fixation strength in a biomechanical calcaneal fracture model with synthetic bones. In such cases, PMMA-based cements are more effective than CP-based cements because of their inherently higher compressive strength. However, whether this high strength is required in the clinical setting for early weight-bearing remains controversial, and the non-degradable properties of PMMA might cause difficulties during subsequent interventions in younger patients.}, language = {en} } @article{SteinertKunzPrageretal.2015, author = {Steinert, Andre F. and Kunz, Manuela and Prager, Patrick and G{\"o}bel, Sascha and Klein-Hitpass, Ludger and Ebert, Regina and N{\"o}th, Ulrich and Jakob, Franz and Gohlke, Frank}, title = {Characterization of bursa subacromialis-derived mesenchymal stem cells}, series = {Stem Cell Research \& Therapy}, volume = {6}, journal = {Stem Cell Research \& Therapy}, number = {114}, doi = {10.1186/s13287-015-0104-3}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-126446}, year = {2015}, abstract = {Introduction The bursa subacromialis (BS) provides the gliding mechanism of the shoulder and regenerates itself after surgical removal. Therefore, we explored the presence of mesenchymal stem cells (MSCs) within the human adult BS tissue and characterized the BS cells compared to MSCs from bone marrow (BMSCs) on a molecular level. Methods BS cells were isolated by collagenase digest from BS tissues derived from patients with degenerative rotator cuff tears, and BMSCs were recovered by adherent culture from bone-marrow of patients with osteoarthritis of the hip. BS cells and BMSCs were compared upon their potential to proliferate and differentiate along chondrogenic, osteogenic and adipogenic lineages under specific culture conditions. Expression profiles of markers associated with mesenchymal phenotypes were comparatively evaluated by flow cytometry, immunohistochemistry, and whole genome array analyses. Results BS cells and BMSCs appeared mainly fibroblastic and revealed almost similar surface antigen expression profiles, which was \(CD44^+, CD73^+, CD90^+, CD105^+, CD106^+\),\(STRO-1^+, CD14^-, CD31^-, CD34^- , CD45^-, CD144^-\). Array analyses revealed 1969 genes upregulated and 1184 genes downregulated in BS cells vs. BMSCs, indicating a high level of transcriptome similarity. After 3 weeks of differentiation culture, BS cells and BMSCs showed a similar strong chondrogenic, adipogenic and osteogenic potential, as shown by histological, immunohistochemical and RT-PCR analyses in contrast to the respective negative controls. Conclusions Our in vitro characterizations show that BS cells fulfill all characteristics of mesenchymal stem cells, and therefore merit further attention for the development of improved therapies for various shoulder pathologies.}, language = {en} } @phdthesis{Altmann2023, author = {Altmann, Stephan}, title = {Characterization of Metabolic Glycoengineering in Mesenchymal Stromal Cells for its Application in thermoresponsive Bioinks}, doi = {10.25972/OPUS-29100}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-291003}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2023}, abstract = {This work developed during the first funding period of the subproject B05 in the framework of the interdisciplinary research consortium TRR 225 'From the Fundamentals of Biofabrication toward functional Tissue Models' and was part of a cooperation between the Orthopedic Department represented by Prof. Dr. Regina Ebert and the Institute of Organic Chemistry represented by Prof. Dr. J{\"u}rgen Seibel. This project dealed with cellular behavior during the bioprinting process and how to influence it by modifying the cell glycocalyx with functional target molecules. The focus was on the impact of potential shear stress, that cells experience when they get processed in thermoresponsive bioinks, and a way to increase the cell stiffness via metabolic glycoengineering to attenuate shear forces. For the characterization of the metabolic glycoengineering, four different peracetylated and four non-acetylated modified monosaccharides (two mannose and two sialic acid sugars) were tested in primary human mesenchymal stromal cells (hMSC) and telomerase-immortalized hMSC (hMSC-TERT). Viability results demonstrated a dose-dependent correlation for all sugars, at which hMSC-TERT seemed to be more susceptible leading to lower viability rates. The assessment of the incorporation efficiencies was performed by click chemistry using fluorescent dyes and revealed also a dose-dependent correlation for all mannose and sialic acid sugars, while glucose and galactose variants were not detected in the glycocalyx. However, incorporation efficiencies were highest when using mannose sugars in the primary hMSC. A subsequent analysis of the temporal retention of the incorporated monosaccharides showed a constant declining fluorescence signal up to 6 d for azido mannose in hMSC-TERT, whereas no signal could be detected for alkyne mannose after 2 d. Investigation of the differentiation potential and expression of different target genes revealed no impairment after incubation with mannose sugars, indicating a normal phenotype for hMSC-TERT. Following the successful establishment of the method, either a coumarin derivative or an artificial galectin 1 ligand were incorporated into the cell glycocalyx of hMSC-TERT as functional target molecule. The biophysical analysis via shear flow deformation cytometry revealed a slightly increased cell stiffness and lowered fluidity for both molecules. A further part of this project aimed to control lectin-mediated cell adhesion by artificial galectin 1 ligands. As that hypothesis was settled in the work group of Prof. Dr. J{\"u}rgen Seibel, this work supported with an initial characterization of galectin 1 as part of the hMSC biology. A stable galectin 1 expression at gene and protein level in both hMSC and hMSC-TERT could be confirmed, at which immunocytochemical stainings could detect the protein only in the glycocalyx. The treatment of hMSC-TERT with a galectin 1 ligand in different concentrations did not show an altered gene expression of galectin 1. However, these first data in addition to the investigation of stiffness confirmed the applicability of specific and artificial IV galectin 1 ligands in biofabrication approaches to alter cell properties of hMSC. To conclude, metabolic glycoengineering has been successfully implemented in hMSC and hMSC-TERT to introduce glycocalyx modifications which reside there for several days. A proof of concept was carried out by the increase of cell stiffness and fluidity by the incorporation of a coumarin derivative or an artificial galectin 1 ligand. For the characterization of shear stress impact on cells after printing in thermoresponsive bioinks, the processing of hMSC-TERT (mixing or additionally printing) with Pluronic F127 or Polyoxazoline-Polyoxazine (POx-POzi) polymer solution was investigated. While there were no changes in viability when using POx-POzi bioink, processing with Pluronic F127 indicated slightly lower viability and increased apoptosis activity. Assessment of cellular responses to potential shear stress showed no reorganization of the cytoskeleton independent of the bioink, but highly increased expression of the mechanoresponsive proto-oncogene c Fos which was more pronounced when using Pluronic F127 and just mixed with the bioinks. Interestingly, processing of the mechanoresponsive reporter cell line hMSC-TERT-AP1 revealed slightly elevated mechanotransduction activity when using POx-POzi polymer and just mixed with the bioinks as well. In conclusion, hMSC-TERT embedded in thermoresponsive bioinks might shortly experience shear stress during the printing process, but that did not lead to remarkable cell damage likely due to the rheological properties of the bioinks. Furthermore, the printing experiments also suggested that cells do not sense more shear stress when additionally printed.}, subject = {Glykobiologie}, language = {en} } @phdthesis{Biedermann2022, author = {Biedermann, Gerhard Andreas}, title = {Charakterisierung der Regulation des kontaktinduzierten Targets ANGPTL-4 zur Steigerung der Sensitivit{\"a}t von Bildgebung und Therapie}, doi = {10.25972/OPUS-27844}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-278440}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2022}, abstract = {Angiopoetin-like 4 (ANGPTL-4) ist ein Adipokin, das in der extrazellul{\"a}ren Matrix lokalisiert ist und das neben seinen Aufgaben im Fettstoffwechsel auch die Zellmigration, Zellinvasion und die Angioneogenese reguliert. Da es zus{\"a}tzlich auch den Knochenabbau f{\"o}rdert, wirkt es als Tumorpromotor speziell f{\"u}r Knochentumore. Aufgrund der gesteigerten Expression in Tumorgewebe ist es potenzielles Ziel f{\"u}r molekulare Bildgebung. Mittels Expressionsanalysen auf mRNA- und Proteinebene sollte ein besseres Verst{\"a}ndnis der Regulation von ANGPTL-4 erreicht werden. Dexamethason und die 9-cis-Retins{\"a}ure beeinflussten die Expression von ANGPTL-4 in MDA Zellen im positiven Sinne, wohingegen der Adenylatcyclase Aktivator Forskolin die Expression supprimierte. In MCF-7 Zellen wurde ANGPTL-4 durch den Phorbolester PMA und durch den Epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) induziert. Eine Modulation von ANGPTL-4 k{\"o}nnte von klinischem Nutzen sein, speziell bei der Behandlung von Knochentumoren. Zus{\"a}tzlich k{\"o}nnte die Trennsch{\"a}rfe von molekularen bildgebenden Verfahren gesteigert werden.}, subject = {Brustkrebs}, language = {de} } @phdthesis{Leucht2023, author = {Leucht, Maximilian}, title = {Charakterisierung der zellul{\"a}ren Signatur und Zusammensetzung von Knochenmarks-MSC aus osteoarthrotischen H{\"u}ften}, doi = {10.25972/OPUS-30543}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-305434}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2023}, abstract = {Die Coxarthrose ist eine h{\"a}ufige degenerative Erkrankung, deren Pr{\"a}valenz mit steigendem Lebensalter zunimmt. Durch die steigende Lebenserwartung der Bev{\"o}lkerung nimmt dementsprechend auch die Anzahl an Patienten mit Coxarthrose zu. Die Therapie besteht konservativ u.a. aus Physiotherapie und Analgesie. Reichen die konservativen Maßnahmen nicht aus, steht der totale Gelenkersatz in Form eine Totalendoprothese zur Verf{\"u}gung. Bisher gibt es keine regenerativen Therapien, die den arthrotisch degenerierten Gelenkknorpel ersetzen k{\"o}nnen. Durch die F{\"a}higkeit, sich in Knochen-, Fett- und Knorpelzellen zu differenzieren, ist in der Vergangenheit die mesenchymale Stammzelle in den Fokus der Forschung ger{\"u}ckt. Es wird vermutet, dass diese Stammzellpopulation das Potential besitzen k{\"o}nnte, den defekten Knorpel zu ersetzen. Diese Zellpopulation ist in vivo jedoch noch nicht ausreichend charakterisiert und es fehlen belastbare Daten, wie sich die (pathologische) Umgebung auf die MSC auswirkt. In den letzten Jahren sind diverse Populationen von MSC mit unterschiedlichen Eigenschaften entdeckt worden. Um die subchondralen Populationen aus arthrotischen H{\"u}ften genauer zu charakterisieren, wurde hier Reaming aus dem Acetabulum (ein bei der H{\"u}ft-TEP Implantation anfallendes chirurgisches Abfallprodukt) untersucht. Die enthaltenen Zellen wurden im Hinblick auf die zellul{\"a}re Signatur und donorenbezogenen Eigenschaften untersucht. Parameter, die untersucht wurden, waren das Alter, das Geschlecht, der BMI und der K\&L Score. Außerdem wurde die zellul{\"a}re Signatur anhand bestimmter Oberfl{\"a}chenmarker untersucht. Weiterhin wurden die isolierten und kultivierten MSC untersucht, ob sie sich bzgl. ihrer F{\"a}higkeit unterscheiden, sich in die adipogene bzw. osteogene Linie zu differenzieren. Eine Eigenschaft, die bisher bei allen Populationen von m{\"o}glichen MNC bzw. MSC nachgewiesen wurde, ist ihre F{\"a}higkeit Kolonien zu bilden - sog. CFU-F. Bei den durchgef{\"u}hrten Untersuchungen zeigte sich, dass aus allen erhaltenen Proben MSC in Form von CFU-F gewonnen werden konnten. Weiterhin waren alle Zellen in der Lage adipogen bzw. osteogen zu differenzieren. Signifikante Unterschiede in Bezug auf die Differenzierungseigenschaften konnten nicht festgestellt werden. Eine h{\"o}here CFU-F Bildung konnte aus dem Reaming von m{\"a}nnlichen Donoren nachgewiesen werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sich eine signifikant h{\"o}here Anzahl CD271-exprimierender Zellen im Reaming von m{\"a}nnlichen Donoren befand. Ebenfalls konnte eine signifikante Zunahme f{\"u}r CD45- CD13+ CD105+ Zellen mit steigendem BMI nachgewiesen werden. Durch diese umfassende Versuchsreihe konnte dargelegt werden, dass es in arthrotischen H{\"u}ften Unterschiede in der MSC Zahl im Vergleich der Geschlechter gibt und dass bestimmte Populationen von MSC mit steigendem BMI zunehmen. Um diese Ergebnisse einordnen zu k{\"o}nnen ist es in Zukunft notwendig zu untersuchen, ob diese Unterschiede allein durch die Arthrose bedingt sind oder ob dieser Unterschied auch im gesunden Knochenmark vorliegt.}, subject = {Mesenchymale Stromazelle}, language = {de} } @phdthesis{Kramer2021, author = {Kramer, Lisa Sophie}, title = {Charakterisierung des Einflusses von Estrogenrezeptoren auf mechanoresponsive Reporter}, doi = {10.25972/OPUS-22270}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-222709}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2021}, abstract = {Osteoporose wird definiert als erworbene, generalisierte Skeletterkrankung, die durch eine verminderte Knochenfestigkeit und einen pathologischen Knochenverlust charakterisiert wird. Durch die St{\"o}rung der Mikroarchitektur kommt es zu strukturellen und funktionellen Defiziten im Sinne von Fragilit{\"a}tsfrakturen. Mechanische Stimulation erh{\"a}lt die Gewebemasse und stimuliert deren kontinuierliche Anpassung. {\"O}strogene spielen bei der Entwicklung, dem Wachstum und der Regeneration des Knochens eine bedeutende Rolle und wirken {\"u}ber Bindung an die {\"O}strogenrezeptoren ER und ER in bestimmten Zielgeweben. {\"O}strogenrezeptoren sind unver{\"a}ndert sehr geeignete Targets f{\"u}r die Entwicklung von Medikamenten im Rahmen der Osteoporosetherapie wie z.B. die selektiven {\"O}strogen-Rezeptor-Modulatoren (SERMs). Die molekulare Kl{\"a}rung der Einfl{\"u}sse von ER und ER ist unver{\"a}ndert von großer klinischer Bedeutung. Die Herstellung stabiler Zelllinien mit {\"U}berexpression von Reportergenkonstrukten und Rezeptoren kann dabei hilfreich sein. In dieser Arbeit wurde eine stabile Zelllinie mit {\"U}berexpression von ERβ etabliert, die unterschiedliche Wirkung von ER und ER wurden analysiert und die Effekte von zyklischer Dehnung auf Reportergenexpression unter der Kontrolle von mechanosensitiven responsiven Elementen wurden charakterisiert.}, subject = {{\"O}strogene}, language = {de} } @phdthesis{Ueceyler2003, author = {{\"U}ceyler, Nurcan}, title = {Charakterisierung genomischer Polymorphismen und somatischer Mutationen, sowie der Expression der gastrointestinalen Glutathionperoxidase im Rahmen der kolorektalen Karzinogenese}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-5815}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2003}, abstract = {Das kolorektale Karzinom ist in der westlichen Welt die zweith{\"a}ufigste Todesursache bei M{\"a}nner und Frauen. Wichtige Pathomechanismen der kolorektalen Karzinome konnten in den letzten Jahren aufgedeckt werden. Die Anh{\"a}ufung von genetischen Alterationen spielen sowohl bei sporadischen, als auch bei den heredit{\"a}ren Formen eine wichtige Rolle. Zwei molekulargenetische Hauptwege sind bei der kolorektalen Karzinogenese identifiziert worden: erstens der Tumorsuppressor-Pathway, bei dem es zu Alterationen in Tumorsuppresor- und Onkogenen kommt und zweitens der Mutatior-Pathway, der auf genetischen Alterationen in DNA-mismatch-Reparatur-Genen beruht, die zu einer genetischen Instabilit{\"a}t f{\"u}hren mit einer hohen Mutationsrate in repetitiven DNA-Sequenzen (sog. Mikrosatelliten). Es konnte gezeigt werden, dass oxidativer Stress, der durch die Bildung von H2O2 und anderen reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) hervorgerufen wird, zur Entstehung von zellul{\"a}ren und DNA-Sch{\"a}den wie z.B. oxidative Basensch{\"a}den, die ihrerseits u.a. die Entstehung von fixen Punktmutationen, Fragmentation der Desoxiribose und DNA-Strangbr{\"u}che initiieren, f{\"u}hren kann. Diese Ver{\"a}nderungen und auch die Mismatch-Reparatur-Defizienz beg{\"u}nstigen die Tumorprogression im Kolon. Es wird gesch{\"a}tzt, dass durch ROS t{\"a}glich ca.20 000 hits pro Zelle verursacht werden. Es existieren sowohl extrazellul{\"a}re, als auch zellul{\"a}re antioxidative Abwhrsysteme, die Biomolek{\"u}le wie u.a. die DNA vor dem oxidativen Stress sch{\"u}tzen. Unter diesen protektiven Enzymen gibt es neben der Superoxidismutase und der Katalase auch zahlreiche Selenoproteine, die Selenocystein in ihrem aktiven Zentrum tragen. Zu diesen Enzymen, die antioxidative Funktionen wahrnehmen geh{\"o}ren u.a. die Glutathionperoxidase, die Thioredoxinreduktase und das Selenoprotein P. Die Glutathionperoxidase-Familie besteht aus der cytosolischen Glutathioperoxidase (cGPx), der plasmatischen Glutathionperoxidase (pGPx), der gastrointestinalen Glutathionperoxidase (GI-GPx) und der Phospholipid-Hydroperoxid-Glutathionperoxidase (PH-GPx). Diese Enzymfamilie ist an der Reduktion von Hydroperoxiden beteiligt, wobei sie Glutathion als Cofaktor benutzt. Die Thioredoxinreduktase-Familie (TrxR-alpha und Trxr-beta) regeneriert oxidiertes Thioresoxin, das in die DNA-Synthese involviert ist und auch in zellul{\"a}re Redox-Regulationssysteme eingreift und Transkriptionsfaktoren beeinflusst. Das Selenoprotein P, das bis zu 10 Seleocysteinreste pro Molek{\"u}l enth{\"a}lt, baut Peroxinitrit ab, das seinerseits ein starkes Agens bei der Nitrosylation von Biomolek{\"u}len ist. Zus{\"a}tzlich reduziert Selenoprotein P auch Phospholipid-Hydroperoxide, wenn auch weniger effektiv als PH-GPx. Es konnte in Vorarbeiten gezeigt werden, dass Selenoproteine im Gastrointestinaltrakt eine differentielle Expression aufweisen. K{\"u}rzlich konnte in unserer Arbeitsgruppe die inverse mRNA-Expression selnocysteinhaltigen Proteine GI-GPx und Selenoprotein P in kolorektalen Adenomen im Vergleich zur Normalmukosa charakterisiert werden. Dabei zeigte sich eine dramatische Abnahme der Selenoprotein P-Expression, w{\"a}hrend die Expression der GI-GPx signifikant erh{\"o}ht war. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersuchten wir die Expression der GI-GPx in kolorektalen Karzinomen und Kolonkarzinom-Zelllinien, um auf Ebene der Selenoprotein-kodierenden Gene nach Alterationen zu suchen, die die ver{\"a}nderte Expression mit verursachen k{\"o}nnten.}, language = {de} } @phdthesis{Melms2019, author = {Melms, Hannah}, title = {Charakterisierung und Analyse mesenchymaler Stammzellen dentalen Ursprungs mit Fokus auf die dentalen Aspekte der Hypophosphatasie - Etablierung eines in vitro Modells -}, doi = {10.25972/OPUS-18984}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-189844}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Im seltenen Krankheitsbild der Hypophosphatasie (HPP) treten aufgrund der Fehlfunktion der Gewebe-unspezifischen Alkalischen Phosphatase (tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNAP) skelettale und dentale Symptome in sehr variabler Auspr{\"a}gung auf. Der vorzeitige Verlust von Milchz{\"a}hnen ist das zahnmedizinische Leitsymptom und in vielen F{\"a}llen ein erstes Anzeichen dieser Erkrankung. In dieser Arbeit wurde ein in vitro Modell der HPP etabliert und der Fokus auf die dentalen Aspekte dieser Erkrankung gelegt. Hierzu wurden mesenchymale Stammzellen (MSCs) aus Bereichen analysiert, die bei einer Erkrankung von dieser Mineralisierungsst{\"o}rung betroffen sind. Es wurden dentale Stammzellen aus der Pulpa (dental pulp stem cells, DPSCs) und dem parodontalen Ligament (periodontal ligament stem cells, PDLSCs) isoliert und im Vergleich zu Stammzellen aus dem Knochenmark (bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs) charakterisiert. Um den Einfluss der Spendervariabilit{\"a}t zu reduzieren, wurden aus dem gesamten dentalen Probenmaterial nur vollst{\"a}ndige Probenpaare aus DPSCs und PDLSCs von 5 Spendern f{\"u}r die vergleichenden Analysen verwendet. Die dentalen MSCs konnten somit paarweise direkt miteinander verglichen werden. DPSCs gelten seit ihrer Entdeckung von Gronthos et al. im Jahr 2000 als geeignete Quelle f{\"u}r die Stammzellgewinnung mit vielversprechenden Anwendungsm{\"o}glichkeiten im Bereich des Tissue Engineering und der regenerativen muskuloskelettalen Medizin. PDLSCs sind aufgrund der parodontalen Problematik der HPP von besonderem Interesse in dieser Arbeit. Die Isolation von Stammzellen aus Pulpa und PDL konnte mit dem Nachweis der sogenannten Minimalkriterien f{\"u}r MSCs best{\"a}tigt werden. In diesem durch Enzyminhibition mit Levamisol induzierten in vitro Modell der HPP wurde die TNAP-abh{\"a}ngige Genexpression, die Enzym-Aktivit{\"a}t und das osteogene Differenzierungspotenzial an diesen drei Mineralisierungs-assoziierten MSCs untersucht. Die erweiterte Genexpressionsanalyse in Kooperation mit der Core Unit Systemmedizin der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg mit einer RNA-Sequenzierung der PDLSCs ergab interessante Einblicke in die differentielle Genexpression nach der TNAP-Inhibition w{\"a}hrend der osteogenen Differenzierung und Ansatzpunkte f{\"u}r weitere Analysen. Die beobachteten Genregulationen waren nach dem derzeitigen Verst{\"a}ndnis pathologischer Zusammenh{\"a}nge nachvollziehbar und simulierten in vitro HPP-relevante Signalwege repr{\"a}sentativ. Insbesondere die signifikante Genregulation von P2X7 und DMP1, sowie Zusammenh{\"a}nge aus dem Wnt-Signalweg zeigen hinsichtlich der dentalen Aspekte der HPP neue Ansatzpunkte auf. Die erh{\"o}hte P2X7-Expression in diesem in vitro HPP-Modell scheint mit der Parodontitis-Problematik der HPP zu korrelieren und verdeutlicht unter anderem die multifaktorielle {\"A}tiologie und Pathogenese der Parodontitis. Die Tatsache, dass die experimentellen Beobachtungen in Einklang mit dem klinischen Bild der HPP gebracht werden k{\"o}nnen, best{\"a}tigt die Relevanz des hier etablierten in vitro Modells. Zusammenfassend konnten anhand dieses in vitro Modells der HPP neue Aspekte aufgedeckt werden, die nicht nur im Hinblick auf die dentale Problematik der HPP aufschlussreich sind.}, subject = {Hypophosphatasie}, language = {de} } @phdthesis{Kuhnen2006, author = {Kuhnen, Sebastian}, title = {Charakterisierung von sFRP4 als phosphatsensitives Phosphatonin in mesenchymalen Stammzellen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22738}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Phosphat stellt einen essenziellen Bestandteil der Knochenhartsubstanz dar und ist zudem erforderlich, um mesenchymale Stammzellen osteogen zu differenzieren. Bei der Aufkl{\"a}rung molekularer Pathomechanismen von St{\"o}rungen der Phosphathom{\"o}ostase wurden in den vergangenen zehn Jahre mehrere Botenstoffe identifiziert, die spezifische Wirkungen auf den systemischen Phosphathaushalt haben. Die als „Phosphatonine" bezeichneten Substanzen FGF23 (Fibroblastenwachstumsfaktor 23), sFRP4 (secreted frizzled related protein 4), FGF7 (Fibroblastenwachstumsfaktor 7) und MEPE (matrix extracellular phosphoglycoprotein) induzieren eine negative Phosphatbilanz, indem sie an der Niere phosphaturisch wirken. Ziel dieser Arbeit war es, eventuell vorhandene Interaktionen zwischen knochenbildenden Zellen, Phosphat und den inzwischen bekannten Substanzen mit Wirkung auf den Phosphathaushalt zu charakterisieren. Dazu wurden immortalisierte Zelllinien mesenchymaler Stammzellen (hMSC-TERT) und fetaler Osteoblasten (hFOB) konzentrations- und zeitabh{\"a}ngig mit Phosphat stimuliert (von 1,25 mM bis 20 mM, von 0 bis 48 h). Die quantitative real-time-PCR zur relativen mRNA-Quantifizierung wurde dabei in der Arbeitsgruppe als Methode etabliert, um den Einfluss dieser erh{\"o}hten Phosphatspiegel im N{\"a}hrmedium auf die Expression von Genen des Phosphatstoffwechsels und Markern der osteogenen Differenzierung zu analysieren. Untersucht wurden Col1 (Kollagen 1), OC (Osteokalzin), AP (Alkalische Phosphatase) und OP (Osteopontin) als Differenzierungsmarker, Pit-1 (Natrium-Phosphattransporter), sFRP4, MEPE und FGF23 als Schl{\"u}sselsubstanzen im Phosphatstoffwechsel sowie Aktin und EF1a als Housekeeping-Gene. Die real-time-PCR wurde mit der SYBR® Green-Methode durchgef{\"u}hrt, die Effizienzbestimmung erfolgte mit LinRegPCR, die Auswertung mit REST© und REST 2005, jeweils f{\"u}r die ermittelte Effizienz und die als optimal angenommene Effizienz (E=2). Zun{\"a}chst konnte die Expression des Natrium-Phosphattransporters Pit-1 in den Zellen hMSC-TERT und hFOB nachgewiesen werden. Bei beiden Zelllinien zeigte sich, dass die Expression von sFRP4 mit steigender Phosphatkonzentration bzw. steigender Stimulationsdauer nach unten reguliert wird. Beim Vergleich aller stimulierten Proben mit den unstimulierten Kontrollen fiel das Expressionsverh{\"a}ltnis bei hMSC-TERT ungef{\"a}hr auf die H{\"a}lfte des Ausgangswertes (0,52; p<0,05), bei hFOB reduzierte es sich auf zwei Drittel (0,67; p<0,05). Es ist somit anzunehmen, dass Phosphat in der Lage ist, die Genexpression von sFRP4 in hMSC-TERT und hFOB nach unten zu regulieren. F{\"u}r Pit-1 ergab sich bei hMSC-TERT der Hinweis auf eine gesteigerte mRNA-Expression unter Phosphateinwirkung, f{\"u}r hFOB-Zellen konnte diese Beobachtung nicht gemacht werden. Beide Zelllinien zeigten unter Phosphat-Stimulation und maximaler Einwirkzeit von 48 h kein einheitliches Expressionsmuster, das auf eine beginnende Differenzierung hinweisen w{\"u}rde. Der in dieser Arbeit gefundene Hinweis auf eine Phosphatsensitivit{\"a}t von sFRP4 in mesenchymalen Stammzellen und Osteoblasten l{\"a}sst somit die Vermutung einer physiologischen Beteiligung von sFRP4 an der Phosphatregulation zu. Es bleibt zu kl{\"a}ren, inwieweit andere Phosphatonine an solchen Signalachsen beteiligt sind. Spekuliert werden kann, dass sFRP4 auch als Antagonist des Wnt-Signalweges bei Differenzierungsvorg{\"a}ngen eine gr{\"o}ßere Rolle spielt als bisher angenommen. Des Weiteren sollte in der vorliegenden Arbeit ein Genexpressionssystem (Tet-On™ Konstrukt) in mesenchymalen adulten Stammzellen (hMSC-TERT) etabliert werden, mit dem im Endzustand die Expression beliebiger Gene Tetracyclin-abh{\"a}ngig induziert werden kann. Diese Arbeiten konnten bis zur ersten Transfektion erfolgreich durchgef{\"u}hrt werden: F{\"u}r einen Referenz-Vektor zeigte sich eine ausgepr{\"a}gte Induzierbarkeit durch Doxycyclin. Als erstes Gen sollte sFRP4 {\"u}berexprimiert werden, das daf{\"u}r zun{\"a}chst isoliert, sequenziert und kloniert wurde und nun f{\"u}r den Einsatz in diesem Genexpressionssystem zur Verf{\"u}gung steht. Die Aufkl{\"a}rung der Regulationsmechanismen und auch der Wirkungsweise von Phosphat wird ein wichtiges Ziel zuk{\"u}nftiger Forschung sein und eventuell neue therapeutische M{\"o}glichkeiten zur Behandlung von krankhaften Abweichungen der Phosphathom{\"o}ostase er{\"o}ffnen.}, language = {de} } @article{KonradsBarthel2015, author = {Konrads, Christian and Barthel, Thomas}, title = {Children and Adolescents with Knee Pain Need Diagnostics for Osteochondritis Dissecans}, series = {Journal of Pain Management \& Medicine}, volume = {2}, journal = {Journal of Pain Management \& Medicine}, number = {1}, doi = {10.4172/jpmme.1000107}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146531}, pages = {107}, year = {2015}, abstract = {No abstract available.}, language = {en} } @phdthesis{Weissenberger2012, author = {Weißenberger, Manuel Claudius}, title = {Chondrogene Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen zur Knorpelregeneration mittels adenoviralem Indian Hedgehog-Gentransfer}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-78014}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2012}, abstract = {Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob mittels IHH-Gentransfer aus H{\"u}ftk{\"o}pfen gewonnene hMSCs chondrogen im Pelletkultursystem differenziert werden k{\"o}nnen und ob zugleich durch IHH eine Modulation der hypertrophen Enddifferenzierung der hMSCs in diesem System m{\"o}glich ist. IHH bestimmt in der Wachstumsfuge zusammen mit PTHrP w{\"a}hrend der endochondralen Ossifikation die Chondrozytenreifung und -differenzierung entscheidend mit und ist daher ein interessanter Kandidat zur Induktion von hyalinem oder zumindest hyalin-{\"a}hnlichem Knorpelgewebe in der stammzellbasierten Gentherapie. Nach Gewinnung und Kultivierung der hMSCs wurden diese mit Ad.GFP, Ad.IHH, Ad.IHH+TGF-β1, Ad.IHH+SOX-9 oder Ad.IHH+BMP-2 transduziert bzw. ein Teil f{\"u}r die Negativkontrolle nicht transduziert und im Anschluss alle Gruppen zu Pellets weiterverarbeitet. Histologische, biochemische sowie molekularbiologische Untersuchungen wurden an verschiedenen Zeitpunkten zur Evaluierung des chondrogenen Differenzierungsgrades sowie der hypertrophiespezifischen Merkmale der kultivierten Pellets durchgef{\"u}hrt. Es konnte durch diese Arbeit sowohl auf Proteinebene als auch auf Genexpressionsebene reproduzierbar gezeigt werden, dass prim{\"a}re hMSCs im Pelletkultursystem sowohl durch den adenoviralen Gentransfer von IHH allein als auch durch die Co-Transduktionsgruppen IHH+TGF-β1, IHH+SOX-9 und IHH+BMP-2 chondrogen differenziert werden k{\"o}nnen. Dabei zeigten alle IHH-modifizierten Pellets Col II- und CS-4-positive immunhistochemische Anf{\"a}rbungen, eine gesteigerte Synthese von Glykosaminoglykanen im biochemischen GAG-Assay sowie eine Hochregulation von mit der Chondrogenese assoziierten Genen. Das Auftreten hypertropher Merkmale bei den chondrogen differenzierten MSCs konnte durch IHH-Gentransfer nach 3 Wochen in vitro-Kultivierung nicht vollkommen unterdr{\"u}ckt werden, war jedoch besonders stark ausgepr{\"a}gt, wenn BMP-2 co-exprimiert wurde und war etwas weniger evident in der IHH+SOX-9-Gruppe. Dabei zeigte die Ad.IHH+BMP-2-Gruppe sowohl in der ALP-F{\"a}rbung als auch in dem ALP-Assay und der quantitativen RT-PCR die st{\"a}rkste Hochregulierung des hypertrophen Markers ALP. M{\"o}glicherweise brachte die {\"U}berexpression von IHH das fein aufeinander abgestimmte Regulationssystem zwischen IHH und PTHrP aus dem Gleichgewicht und k{\"o}nnte als ein Grund daf{\"u}r angef{\"u}hrt werden, warum die Hypertrophie im Pelletkultursystem nicht vollkommen supprimiert werden konnte. Es bleibt abzuwarten, ob IHH in vivo die Chondrogenese induzieren und dabei zugleich das Ph{\"a}nomen der chondrogenen Hypertrophie regulieren kann. In der Zukunft w{\"u}rde dies letztlich der stammzellbasierten Knorpelregeneration in vivo zu Gute kommen.}, subject = {Stammzelle}, language = {de} } @phdthesis{Heymer2008, author = {Heymer, Andrea}, title = {Chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells and articular cartilage reconstruction}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-29448}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2008}, abstract = {Articular cartilage defects are still one of the major challenges in orthopedic and trauma surgery. Today, autologous chondrocyte transplantation (ACT), as a cell-based therapy, is an established procedure. However, one major limitation of this technique is the loss of the chondrogenic phenotype during expansion. Human mesenchymal stem cells (hMSCs) have an extensive proliferation potential and the capacity to differentiate into chondrocytes when maintained under specific conditions. They are therefore considered as candidate cells for tissue engineering approaches of functional cartilage tissue substitutes. First in this study, hMSCs were embedded in a collagen type I hydrogel to evaluate the cartilaginous construct in vitro. HMSC collagen hydrogels cultivated in different culture media showed always a marked contraction, most pronounced in chondrogenic differentiation medium supplemented with TGF-ß1. After stimulation with chondrogenic factors (dexamethasone and TGF-ß1) hMSCs were able to undergo chondrogenesis when embedded in the collagen type I hydrogel, as evaluated by the temporal induction of cartilage-specific gene expression. Furthermore, the cells showed a chondrocyte-like appearance and were homogeneously distributed within a proteoglycan- and collagen type II-rich extracellular matrix, except a small area in the center of the constructs. In this study, chondrogenic differentiation could not be realized with every hMSC preparation. With the improvement of the culture conditions, e.g. the use of a different FBS lot in the gel fabrication process, a higher amount of cartilage-specific matrix deposition could be achieved. Nevertheless, the large variations in the differentiation capacity display the high donor-to-donor variability influencing the development of a cartilaginous construct. Taken together, the results demonstrate that the collagen type I hydrogel is a suitable carrier matrix for hMSC-based cartilage regeneration therapies which present a promising future alternative to ACT. Second, to further improve the quality of tissue-engineered cartilaginous constructs, mechanical stimulation in specific bioreactor systems are often employed. In this study, the effects of mechanical loading on hMSC differentiation have been examined. HMSC collagen hydrogels were cultured in a defined chondrogenic differentiation medium without TGF-ß1 and subjected to a combined mechanical stimulation protocol, consisting of perfusion and cyclic uniaxial compression. Bioreactor cultivation neither affected overall cell viability nor the cell number in collagen hydrogels. Compared with non-loaded controls, mechanical loading promoted the gene expression of COMP and biglycan and induced an up-regulation of matrix metalloproteinase 3. These results circumstantiate that hMSCs are sensitive to mechanical forces, but their differentiation to chondrocytes could not be induced. Further studies are needed to identify the specific metabolic pathways which are altered by mechanical stimulation. Third, for the development of new cell-based therapies for articular cartilage repair, a reliable cell monitoring technique is required to track the cells in vivo non-invasively and repeatedly. This study aimed at analyzing systematically the performance and biological impact of a simple and efficient labeling protocol for hMSCs. Very small superparamagnetic iron oxide particles (VSOPs) were used as magnetic resonance (MR) contrast agent. Iron uptake was confirmed histologically with prussian blue staining and quantified by mass spectrometry. Compared with unlabeled cells, VSOP-labeling did neither influence significantly the viability nor the proliferation potential of hMSCs. Furthermore, iron incorporation did not affect the differentiation capacity of hMSCs. The efficiency of the labeling protocol was assessed with high resolution MR imaging at 11.7 Tesla. VSOP-labeled hMSCs were visualized in a collagen type I hydrogel indicated by distinct hypointense spots in the MR images, resulting from an iron specific loss of signal intensity. This was confirmed by prussian blue staining. In summary, this labeling technique has great potential to visualize hMSCs and track their migration after transplantation for articular cartilage repair with MR imaging.}, subject = {Gelenkknorpel}, language = {en} } @article{HoertererBaumbachLemperleetal.2019, author = {H{\"o}rterer, Hubert and Baumbach, Sebastian Felix and Lemperle, Stefan and Altenberger, Sebastian and Gottschalk, Oliver and Mehlhorn, Alexander Tobias and R{\"o}ser, Anke and Walther, Markus}, title = {Clinical outcome and concomitant injuries in operatively treated fractures of the lateral process of the talus}, series = {BMC Musculoskeletal Disorders}, volume = {20}, journal = {BMC Musculoskeletal Disorders}, doi = {10.1186/s12891-019-2603-3}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-321207}, year = {2019}, abstract = {Background The aim of this study was to review the patient rated outcome (PROM) of surgically treated fractures to the lateral process of the talus (LPTF) and identify factors influencing the outcome. Methods Retrospective study with a current follow-up. Eligible were all patients treated surgically for a LPTF (n = 23) with a minimum follow-up of one year. Demographics, medical history, trauma mechanism, fracture characteristics, concomitant injuries, treatment details, complications, return to work and sports were assessed retrospectively. The current follow-up included the VAS FA, Karlsson Score, and SF-12. The primary outcome was the VAS FA. Secondary aim was the identification of parameters influencing the PROMs. Results 22 patients (96\% follow-up) with a mean age of 32 ± 9 (18 to 49) years were included. 73\% suffered a Hawkins Type 1, 23\% a Type 2, and one patient a Type 3 fracture. 82\% suffered concomitant injuries. 9\% suffered minor surgical side infections, 50\% developed symptomatic subtalar osteoarthritis. At final follow-up (44 ± 2 (12 to 97) months), the mean VAS FA Overall was 77 ± 21 (20 to 100), the Karlsson Score 72 ± 21 (34 to 97), and for the SF 12 the PCS 53 ± 8 (36 to 64) and the MCS 53 ± 7 (32 to 63). 50\% of patients returned to their previous level of sports. Hawkins Type 1 fractures resulted in better VAS FA Overall score than Type 2 fractures. Posttraumatic subtalar osteoarthritis was the independent factor associated to a poor patient rated outcome (VAS FA, Karlsson Score). Conclusion After a follow-up of over 3.5 years, surgically treated LPTF resulted in only moderate results. 50\% suffered posttraumatic symptomatic subtalar osteoarthritis, which was the primary independent parameter for a poor outcome following LPTF. Level of evidence Level III.}, language = {en} } @article{AchenbachKleinLuigetal.2021, author = {Achenbach, Leonard and Klein, Christian and Luig, Patrick and Bloch, Hendrik and Schneider, Dominik and Fehske, Kai}, title = {Collision with opponents - but not foul play - dominates injury mechanism in professional men's basketball}, series = {BMC Sports Science Medicine and Rehabilitation}, volume = {13}, journal = {BMC Sports Science Medicine and Rehabilitation}, doi = {10.1186/s13102-021-00322-z}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-261765}, year = {2021}, abstract = {Background To identify injury patterns and mechanisms in professional men's basketball by means of video match analysis. Methods In Germany, injuries are registered with the statutory accident insurance for professional athletes (VBG) by clubs or club physicians as part of occupational accident reporting. Moderate and severe injuries (absence of > 7 days) sustained during basketball competition in one of four seasons (2014-2017 and 2018-2019) in the first or second national men's league in Germany were prospectively analyzed using a newly developed standardized observation form. Season 2017-2018 was excluded because of missing video material. Results Video analysis included 175 (53\%) of 329 moderate and severe match injuries. Contact patterns categorized according to the different body sites yielded eight groups of typical injury patterns: one each for the head, shoulders, and ankles, two for the thighs, and three for the knees. Injuries to the head (92\%), ankles (76\%), shoulders (70\%), knees (47\%), and thighs (32\%) were mainly caused by direct contact. The injury proportion of foul play was 19\%. Most injuries (61\%) occurred in the central zone below the basket. More injuries occurred during the second (OR 1.8, p = 0.018) and fourth quarter (OR 1.8, p = 0.022) than during the first and third quarter of the match. Conclusion The eight identified injury patterns differed substantially in their mechanisms. Moderate and severe match injuries to the head, shoulders, knees, and ankles were mainly caused by collision with opponents and teammates. Thus, stricter rule enforcement is unlikely to facilitate safer match play.}, language = {en} } @article{WagenbrennerMayerWagnerRudertetal.2021, author = {Wagenbrenner, Mike and Mayer-Wagner, Susanne and Rudert, Maximilian and Holzapfel, Boris Michael and Weissenberger, Manuel}, title = {Combinations of hydrogels and mesenchymal stromal cells (MSCs) for cartilage tissue engineering — a review of the literature}, series = {Gels}, volume = {7}, journal = {Gels}, number = {4}, issn = {2310-2861}, doi = {10.3390/gels7040217}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-250177}, year = {2021}, abstract = {Cartilage offers limited regenerative capacity. Cell-based approaches have emerged as a promising alternative in the treatment of cartilage defects and osteoarthritis. Due to their easy accessibility, abundancy, and chondrogenic potential mesenchymal stromal cells (MSCs) offer an attractive cell source. MSCs are often combined with natural or synthetic hydrogels providing tunable biocompatibility, biodegradability, and enhanced cell functionality. In this review, we focused on the different advantages and disadvantages of various natural, synthetic, and modified hydrogels. We examined the different combinations of MSC-subpopulations and hydrogels used for cartilage engineering in preclinical and clinical studies and reviewed the effects of added growth factors or gene transfer on chondrogenesis in MSC-laden hydrogels. The aim of this review is to add to the understanding of the disadvantages and advantages of various combinations of MSC-subpopulations, growth factors, gene transfers, and hydrogels in cartilage engineering.}, language = {en} } @article{WeissenbergerWagenbrennerNickeletal.2023, author = {Weißenberger, Manuel and Wagenbrenner, Mike and Nickel, Joachim and Ahlbrecht, Rasmus and Blunk, Torsten and Steinert, Andre F. and Gilbert, Fabian}, title = {Comparative in vitro treatment of mesenchymal stromal cells with GDF-5 and R57A induces chondrogenic differentiation while limiting chondrogenic hypertrophy}, series = {Journal of Experimental Orthopaedics}, volume = {10}, journal = {Journal of Experimental Orthopaedics}, doi = {10.1186/s40634-023-00594-z}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-357770}, year = {2023}, abstract = {Purpose Hypertrophic cartilage is an important characteristic of osteoarthritis and can often be found in patients suffering from osteoarthritis. Although the exact pathomechanism remains poorly understood, hypertrophic de-differentiation of chondrocytes also poses a major challenge in the cell-based repair of hyaline cartilage using mesenchymal stromal cells (MSCs). While different members of the transforming growth factor beta (TGF-β) family have been shown to promote chondrogenesis in MSCs, the transition into a hypertrophic phenotype remains a problem. To further examine this topic we compared the effects of the transcription growth and differentiation factor 5 (GDF-5) and the mutant R57A on in vitro chondrogenesis in MSCs. Methods Bone marrow-derived MSCs (BMSCs) were placed in pellet culture and in-cubated in chondrogenic differentiation medium containing R57A, GDF-5 and TGF-ß1 for 21 days. Chondrogenesis was examined histologically, immunohistochemically, through biochemical assays and by RT-qPCR regarding the expression of chondrogenic marker genes. Results Treatment of BMSCs with R57A led to a dose dependent induction of chondrogenesis in BMSCs. Biochemical assays also showed an elevated glycosaminoglycan (GAG) content and expression of chondrogenic marker genes in corresponding pellets. While treatment with R57A led to superior chondrogenic differentiation compared to treatment with the GDF-5 wild type and similar levels compared to incubation with TGF-ß1, levels of chondrogenic hypertrophy were lower after induction with R57A and the GDF-5 wild type. Conclusions R57A is a stronger inducer of chondrogenesis in BMSCs than the GDF-5 wild type while leading to lower levels of chondrogenic hypertrophy in comparison with TGF-ß1.}, language = {en} } @article{BoelchRuecklFuchsetal.2018, author = {Boelch, Sebastian P. and Rueckl, Kilian and Fuchs, Clara and Jordan, Martin and Knauer, Markus and Steinert, Andre and Rudert, Maximilian and Luedemann, Martin}, title = {Comparison of elution characteristics and compressive strength of biantibiotic-loaded PMMA bone cement for spacers: Copal\(^®\) spacem with gentamicin and vancomycin versus Palacos\(^®\) R+G with vancomycin}, series = {BioMed Research International}, volume = {2018}, journal = {BioMed Research International}, number = {4323518}, doi = {10.1155/2018/4323518}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-177435}, year = {2018}, abstract = {Purpose. Copal\(^®\) spacem is a new PMMA bone cement for fabricating spacers. This study compares elution of gentamicin, elution of vancomycin, and compressive strength of Copal\(^®\) spacem and of Palacos\(^®\) R+G at different vancomycin loadings in the powder of the cements. We hypothesized that antibiotic elution of Copal\(^®\) spacem is superior at comparable compressive strength. Methods. Compression test specimens were fabricated using Copal\(^®\) spacem manually loaded with 0.5 g gentamicin and additionally 2 g, 4 g, and 6 g of vancomycin per 40 g of cement powder (COP specimens) and using 0.5 g gentamicin premixed Palacos\(^®\) R+G manually loaded with 2 g, 4 g, and 6 g of vancomycin per 40 g of cement powder (PAL specimens). These specimens were used for determination of gentamicin and vancomycin elution (in fetal calf serum, at 22°C) and for determination of compressive strength both prior and following the elution tests. Results. Cumulative gentamicin concentrations (p < 0.005) and gentamicin concentration after 28 days (p ≤ 0.043) were significantly lower for COP specimens compared to PAL specimens. Cumulative vancomycin concentrations were significantly higher (p ≤ 0.043) for COP specimens after the second day. Vancomycin concentrations after 28 days were not significantly higher for the Copal specimens loaded with 2 g and 4 g of vancomycin. Compressive strength was not significantly different between COP specimens and PAL specimens before elution tests. Compressive strength after the elution tests was significantly lower (p = 0.005) for COP specimens loaded with 2 g of vancomycin. Conclusion. We could not demonstrate consistent superior antibiotic elution from Copal\(^®\) spacem compared to Palacos\(^®\) R+G for fabricating gentamicin and vancomycin loaded spacers. The results do not favor Copal\(^®\) spacem over Palacos\(^®\) R+G for the use as a gentamicin and vancomycin biantibiotic-loaded spacer.}, language = {en} } @article{DotterweichSchlegelmilchKelleretal.2016, author = {Dotterweich, Julia and Schlegelmilch, Katrin and Keller, Alexander and Geyer, Beate and Schneider, Doris and Zeck, Sabine and Tower, Robert J. J. and Ebert, Regina and Jakob, Franz and Sch{\"u}tze, Norbert}, title = {Contact of myeloma cells induces a characteristic transcriptome signature in skeletal precursor cells-implications for myeloma bone disease}, series = {Bone}, volume = {93}, journal = {Bone}, doi = {10.1016/j.bone.2016.08.006}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-186688}, pages = {155-166}, year = {2016}, abstract = {Physical interaction of skeletal precursors with multiple myeloma cells has been shown to suppress their osteogenic potential while favoring their tumor-promoting features. Although several transcriptome analyses of myeloma patient-derived mesenchymal stem cells have displayed differences compared to their healthy counterparts, these analyses insufficiently reflect the signatures mediated by tumor cell contact, vary due to different methodologies, and lack results in lineage-committed precursors. To determine tumor cell contact-mediated changes on skeletal precursors, we performed transcriptome analyses of mesenchymal stem cells and osteogenic precursor cells cultured in contact with the myeloma cell line INA-6. Comparative analyses confirmed dysregulation of genes which code for known disease-relevant factors and additionally revealed upregulation of genes that are associated with plasma cell homing, adhesion, osteoclastogenesis, and angiogenesis. Osteoclast-derived coupling factors, a dysregulated adipogenic potential, and an imbalance in favor of anti-anabolic factors may play a role in the hampered osteoblast differentiation potential of mesenchymal stem cells. Angiopoietin-Like 4 (ANGPTL4) was selected from a list of differentially expressed genes as a myeloma cell contact-dependent target in skeletal precursor cells which warranted further functional analyses. Adhesion assays with full-length ANGPTL4-coated plates revealed a potential role of this protein in INA6 cell attachment. This study expands knowledge of the myeloma cell contact-induced signature in the stromal compartment of myelomatous bones and thus offers potential targets that may allow detection and treatment of myeloma bone disease at an early stage.}, language = {en} }