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Zielsetzung und Fragestellung: Zelllinien wie die humane fetale Osteoblasten-Zellllinie hFOB 1.19 (hFOBs, ATCC^®) bieten gegenüber primären Zellen eine hohe Reproduzierbarkeit und einfache Handhabung und werden daher in der osteologischen Forschung genutzt. Da das Zusammenspiel zwischen Entzündung und Knochenstoffwechsel eine zentrale Rolle bei Osteoporose spielt, ist die Wahl eines geeigneten Zellmodells essenziell. Frühere Untersuchungen an primären humanen Osteoblasten (OBs) zeigten eine durch proinflammatorische Zytokine geförderte Mineralisierung (Bousch et al., 2024). Im Rahmen der aktuellen Studie untersuchten wir, ob hFOBs ein vergleichbares Verhalten zeigen und als Modell für osteoimmunologische Fragestellungen geeignet sind, indem wir ihre osteogene Differenzierungskapazität und den Einfluss der Zytokine IL-1β und TNF-α mit OBs verglichen.

Material und Methoden: OBs wurden aus Hüftköpfen von Patienten mit Arthrose oder Fraktur isoliert. In der Zellkultur wurden hFOBs und OBs für 35 Tage mit osteogenem Differenzierungsmedium (OIM) behandelt. Wöchentlich wurden Mineralisierung (Alizarinrot S-Färbung), enzymatische ALP-Aktivität und die Expression osteogener Marker ALP, Col1α2, Runx2 mittels Real-Time PCR bestimmt. Zudem wurden die Zellen mit IL-1β und TNF-α (3–250 U/mL) in OIM behandelt und die Mineralisierung an Tag 21 quantifiziert. Statistische Analysen erfolgten für hFOBs parametrisch (t-Tests) und für OBs nicht-parametrisch (Wilcoxon-Tests).

Ergebnisse: Während der 35-tägigen Differenzierung nahmen ALP-Aktivität, Mineralisierung und die Expression osteogener Marker in beiden Zelltypen zu, jedoch mit markanten Unterschieden. Die mRNA Expression von Runx2 stieg in OBs stetig an, während diese in hFOBs signifikante Fluktuationen zeigten. Die Expression von ALP wurde in OBs früh und stark hochreguliert, während hFOBs konstante, aber geringere ALP-Expressionswerte aufwiesen. Auffällig war die hohe Variabilität der mRNA Expression in den primären Zellen, was die ausgeprägten interindividuellen Unterschiede widerspiegelt. Ein besonderer Befund war, dass IL-1β und TNF-α in hFOBs die Mineralisierung signifikant inhibierten, während sie diese in OBs um das 20-fache steigerten.

Diskussion und Schlussfolgerung: Bezüglich der Osteogenese wiesen die hFOBs im Vergleich zu primären OBs erhebliche Unterschiede auf. Ihr abweichendes Expressionsmuster deutet darauf hin, dass sie lediglich einen individuellen Osteoblasten-Phänotyp widerspiegeln, wodurch ihre Aussagekraft für pathophysiologisch relevante Fragestellungen begrenzt ist. Insbesondere die stark unterschiedliche Reaktion auf inflammatorische Stimuli stellt ihre Eignung als Modell für die osteoimmunologische Forschung infrage. Eine mögliche Erklärung wäre ihre größere Ähnlichkit zu mesenchymalen Stammzellen anstelle reifer Osteoblasten (Marozin et al., 2021). Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung primärer Osteoblasten, da sie interindividuelle Unterschiede realitätsnah abbilden und klinisch relevantere Ergebnisse liefern.