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Auswirkungen von FGF23 und Klotho auf lokale Mineralisierungsprozesse von Knochenzellen in 3D-Zellkulturen

Effects of FGF23 and Klotho on local mineralisation processes of bone cells in 3D cell cultures

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-200455
  • Osteozyten stehen vermehrt im Fokus als wesentliche Regulatoren der Knochenmineralisierung. Das ähnlich einem neuronalen Netzwerk aufgebaute lakunokanalikuläre Netzwerk der Osteozyten breitet sich im Knochen in drei Ebenen aus. Es wurde in dieser Arbeit ein 3D-Kollagengel-Modell verwendet und dort die Osteoblasten- bzw. Osteozytenzelllinien MLO-A5 und MLO-Y4, sowie humane mesenchymale Stammzellen aus Hüftköpfen eingebettet. Es wurden die optimalen Kulturbedingungen entwickelt und die Zellen über mehrere Wochen kultiviert, beobachtet und mit demOsteozyten stehen vermehrt im Fokus als wesentliche Regulatoren der Knochenmineralisierung. Das ähnlich einem neuronalen Netzwerk aufgebaute lakunokanalikuläre Netzwerk der Osteozyten breitet sich im Knochen in drei Ebenen aus. Es wurde in dieser Arbeit ein 3D-Kollagengel-Modell verwendet und dort die Osteoblasten- bzw. Osteozytenzelllinien MLO-A5 und MLO-Y4, sowie humane mesenchymale Stammzellen aus Hüftköpfen eingebettet. Es wurden die optimalen Kulturbedingungen entwickelt und die Zellen über mehrere Wochen kultiviert, beobachtet und mit dem herkömmlichen 2D-Kulturmodell verglichen. MLO-A5 und MLO-Y4 bilden die zelltypischen Zellfortsätze. Die Gele kontrahieren, wenn hMSC und MLO-A5 eingebettet sind, mit MLO-Y4 zeigt sich über den gesamten Kultivierungszeitraum keinerlei Kontraktion der Kollagengele. Die Zellen wurden zudem osteogen differenziert und mit FGF23 und Klotho stimuliert. Es ergaben sich erste Hinweise auf eine FGF23 / Klotho-abhängige Inhibierung der lokalen Mineralisierung in osteogen differenzierten MLO-A5. Es konnten einige osteogene Marker durch PCR und in den histologischen Schnitten mittels Antikörperfärbungen nachgewiesen werden, eindeutige Expressionsmuster und deren zeitliche Verläufe im Vergleich der osteogenen Differenzierungen und Zugabe von FGF23 und Klotho sind allerdings noch nicht identifizierbar und bedürfen womöglich höherer Fallzahlen und weiterer Untersuchungsmethoden. Insgesamt gesehen erweist sich das System aber als einfach und mit niederschwellig erreichbaren Methoden und Materialien durchzuführen.show moreshow less
  • Osteocytes increasingly establish as the key regulators of bone mineralisation. The network of osteocytes - similar to the neuronal network - is spreaded in three dimensions in bone. In this work the osteoblast/osteocyte cell lines MLO-A5 and MLO-Y4 were embedded in a 3D collagen gel model and compared to human MSCs. Optimal culture conditions were developed, cells cultivated and observed over several weeks and compared to 2D cell culture models. MLO-A5 and MLO-Y4 build the typical cell dendrites. Gels contract with MSCs and MLO-A5 whereasOsteocytes increasingly establish as the key regulators of bone mineralisation. The network of osteocytes - similar to the neuronal network - is spreaded in three dimensions in bone. In this work the osteoblast/osteocyte cell lines MLO-A5 and MLO-Y4 were embedded in a 3D collagen gel model and compared to human MSCs. Optimal culture conditions were developed, cells cultivated and observed over several weeks and compared to 2D cell culture models. MLO-A5 and MLO-Y4 build the typical cell dendrites. Gels contract with MSCs and MLO-A5 whereas MLO-Y4 do not contract the gels. Cells were differentiated in osteogenetic pathway and stimulated with FGF23 and Klotho. First results suggest that FGF23 and Klotho can inhibit local mineralisation in MLO-A5 but more reproductions need to be made. Osteogenetic markers were identified by mRNA-PCR and antibody stainings of paraffin slices. Clear demarcation throughout osteogenetic differentiation and stimulation with FGF23 and Klotho could not be identified. Reproductions of the model prove to be easy and with low-threshold resources.show moreshow less

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Metadaten
Author: Ulrich Goschenhofer
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-200455
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Lehrstuhl für Orthopädie
Referee:Prof. Dr. Franz Jakob
Date of final exam:2020/02/19
Language:German
Year of Completion:2020
DOI:https://doi.org/10.25972/OPUS-20045
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
GND Keyword:Osteozyt; 3D-Zellkultur; Mineralisation
Tag:Kollagengel; MLO-A5; MLO-Y4; Osteogene Differenzierung; hMSC
FGF23; Klotho; collagen gel; osteocytes; osteogenetic differentiation
Release Date:2020/03/27
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand