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Aus dem Knochenmark isolierte humane mesenchymale Stammzellen (hMSC) sind als Vorläuferzellen der Osteoblasten an der Knochenformation sowie an der Knochenremodellierung beteiligt und aufgrund ihrer Multipotenz in der Lage, in mesenchymales Gewebe (Knochen, Knorpel, Fett) zu differenzieren. Aufgrund dieser Eigenschaften gelten sie als Quelle der Regeneration und der Heilung im Hinblick auf zellbasierte Therapien zur Behandlung degenerativer Erkrankungen (Arthrose, Osteoporose) des muskuloskelettalen Systems. Die besondere Situation der Geweberegeneration beim älteren Menschen ist gekennzeichnet durch den Anstieg der Produktion von Hemmstoffen der Geweberegeneration und durch verschiedene häufige Mangelzustände wie z.B. den Vitamin D-Mangel. In der vorliegenden Arbeit wurden Modulatoren (Morphogene) untersucht, die in der Lage sind, die hMSC in vitro in ihrem proliferativen, undifferenzierten Zustand (transient amplifying pool) und am Übergang in die Differenzierung und Reifung zu beeinflussen. Ziel war es, durch die Charakterisierung solcher Modulatoren, Verfahren zu etablieren, die zu einer verbesserten Zellqualität bei regenerativen Therapiestrategien führen, sei es in situ oder beim Tissue Engineering. Der Fokus lag auf der Geweberegeneration beim älteren Menschen. Dafür wurden als Morphogene 1,25-Dihydroxyvitamin D3 (1,25D3), Aktivin A (AA), Myostatin (MSTN) und Low Oxygen (LO) ausgewählt und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit auf Stemness, Differenzierung und Seneszenzentwicklung in der Zellkultur getestet. Alle 4 Kandidaten nehmen im menschlichen Organismus wichtige regulatorische Aufgaben ein. 1,25D3 wirkt nicht nur lokal auf Zellen und Gewebe, sondern mit der Mineralisierung des Knochens und der Regulierung des Kalzium- und Phosphatspiegels im Serum auch systemisch. AA und MSTN werden als Mitglieder der TGFβ-Familie mit dem muskuloskelettalen System in Verbindung gebracht, da eine Inaktivierung von MSTN bei Mensch und Tier zu einem deutlichen Anstieg der Skelettmuskelmasse führt. Gleichzeitig fördert ein Aktivin Antagonist, der neue Wirkstoff Sotatercept (ACE-011), die Knochenbildung im Menschen. Mit der Kultivierung der hMSC unter reduzierter Sauerstoffspannung (2,5 % Sauerstoff, LO) sollten Bedingungen in der Zellkultur geschaffen werden, die - im Vergleich zur traditionellen Kultivierung mit einem atmosphärischen Sauerstoffgehalt von 21 % - näher an den physiologischen Gegebenheiten bei der Geweberegeneration sind. Zu Beginn wurde sichergestellt, dass alle 4 Modulatoren die Expression typischer mesenchymaler Oberflächenmarker nicht beeinflussten und die klonogene Kapazität der stimulierten hMSC erhielten. Im Rahmen weiterer Untersuchungen zeigte sich, dass eine permanente 1,25D3 Supplementierung die chondrogene, adipogene und osteogene Differenzierungskapazität der hMSC erhielt und somit den Stammzellcharakter der hMSC nicht beeinträchtigte. Die verstärkte Expression der Quieszenz-assoziierten Gene in 1,25D3 stimulierten hMSC deutete darauf hin, dass sich die hMSC aufgrund der 1,25D3 Supplementation in Richtung Quieszenz verändern. Die permanente 1,25D3 Supplementation übt somit eine vor Alterungsprozessen schützende Wirkung in der Zellkultur aus, indem die Entwicklung replikativer Seneszenz verzögert wird und das multipotente Potential der hMSC erhalten wird. Im Bezug auf die Differenzierungsfähigkeit der Zellen verhielten sich rh AA und rh MSTN konträr. Während eine rh MSTN Stimulation keine Wirkung auf die adipogene und osteogene Differenzierung hatte, schränkte rh AA das adipogene und osteogene Differenzierungspotential der hMSC nahezu vollständig ein und die Zellen wurden in einem Zustand des Prä-Kommittments festgehalten. Da die LO Expandierung die Stemness erhöhte bzw. die Seneszenz reduzierte und die hMSC in einem proliferativen Zustand bei gleichzeitiger Hemmung der Differenzierung arretierte, scheint diese Art der Kultivierung ein besonderer Schutz für die hMSC zu sein. Mit der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, wirksame Morphogene (1,25D3, rh AA, LO) zu finden, die in der Lage sind, modulatorisch auf die hMSC einzuwirken ohne dabei den Stammzellcharakter zu verändern. Durch ihre Modulation kann nicht nur die Qualität der hMSC verbessert werden, sondern je nach Bedarf können auch die verschiedenen Phasen der Geweberegeneration insbesondere beim Übergang vom „transient amplifying pool“ zur Differenzierung gesteuert werden. Diese Ergebnisse können Konsequenzen für die Anwendung haben, bei der in situ Geweberegeneration ebenso wie für das ex vivo Tissue Engineering.
Einleitung: Der SMFA-D (Funktionsfragebogen Bewegungsapparat) ist ein neuer Patientenfragebogen zur Erfassung des Funktionszustands des Bewegungsapparates. Er ist die übersetzte und kulturadaptierte Version des in den USA entwickelten SMFA. Der für den deutschen Sprachraum adaptierte Fragebogen wurde bislang erfolgreich an operativ behandelten Gruppen von Patienten mit Erkrankungen des Bewegungsapparates (Coxarthrose, Gonarthrose, Rotatorenmanschettendefekt und Rheumatoide Arthritis) sowie an konservativ behandelten Patienten mit Coxarthrose evaluiert. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Überprüfung der Eignung des SMFA-D bei der Rehabilitation von Patienten mit Rheumatoider Arthritis, die ausschließlich konservative Therapie erhielten. Es werden die Testgütekriterien (Reliabilität, Validität und Änderungssensitivität) überprüft und Vergleiche zu anderen Fragebögen vorgenommen. Patienten und Methode: In einer prospektiven Studie an 56 Patienten mit konservativ behandelter Rheumatoider Arthritis wurden der SMFA-D, SF-36, Health Assessment Questionnaire (HAQ) und Funktionsfragebogen Hannover Polyarthritis (FFbH-P) zu drei Messzeitpunkten erhoben. Des Weiteren wurden von den Patienten die Schmerzen, der allgemeine Gesundheitszustand sowie der Funktionszustand ihres Bewegungsapparates eingeschätzt und es wurde eine Einschätzung des Arztes bezüglich des Funktionszustands und der Erkrankungsschwere erhoben. Ergebnisse: Die Reliabilitätskennwerte sind gut bis sehr gut (Cronbachs alpha: 0,93 bis 0,98; ICC: 0,87 bis 0,93.) Die Indizes des SMFA-D korrelieren zu den drei Messzeitpunkten jeweils signifikant mit FFbH-P (r = -0.72 bis -0.86), HAQ (r = 0.75 bis 0.85) und den Skalen des SF-36 (r = -0.27 bis -0.84) als Ausdruck der Konstruktvalidität. Auch zu den Einschätzungen des Arztes und der Patienten zeigen sich bedeutsame Korrelationen als Hinweis auf Kriteriumsvalidität. Die Effektstärken zur Erfassung der Änderungssensitivität sind beim SMFA-D ähnlich wie bei den anderen verwandten Fragebögen, sie können also als gut bewertet werden. Zusammenfassung: Der SMFA-D stellt auch bei konservativ behandelten Patienten mit Rheumatoider Arthritis ein praktikables, reliables, valides und änderungssensitives Instrument dar.