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Zielsetzung und Fragestellung: Das umfangreich untersuchte Bioaktive Glas (BG) 45S5 (in mol%: SiO2 46,1; P2O5 2,6; CaO 26,9; Na2O 24,4) fördert durch die Freisetzung therapeutisch aktiver Ionen nicht nur die osteogene Differenzierung von Knochenvorläuferzellen, sondern auch die Angiogenese, welche einen wichtigen Faktor in der Heilung von Knochendefekten darstellt. In der Literatur gibt es Hinweise auf die angiogenen Eigenschaften von Fluorid. Ob eine Fluorid-Substitution von BGs die Angiogenese positiv beeinflusst, ist bisher jedoch unbekannt. Daher wurde in diesem Versuch 45S5-BG mit CaF2 und NaF zu einem Anteil von nominal 25 mol% (F25-BG) im Austausch gegen SiO2 und P2O5 angereichert. Es erfolgte die vergleichende Analyse des angiogenen Potentials beider BGs in-vitro und in-ovo. Hierzu wurde die Genexpression und Proteinkonzentration von für die Angiogenese relevanten Proteinen untersucht und ein Chorio-Allantois-Membran(CAM)-Assay an befruchteten Hühnereiern durchgeführt, um zu untersuchen, ob eine Fluorid-Supplementation die angiogenen Eigenschaften des 45S5-BG weiter verbessern kann.

Material und Methoden: Mesenchymale Stromazellen (MSCs) wurden mit 45S5-BG oder F25-BG in Konzentrationen von 2 mg/ml co-kultiviert. In-vitro erfolgte die Analyse des angiogenen Potentials nach Tag (D) 7, 14 und 21 durch die Bestimmung der Genexpression mittels PCR sowie der Proteinkonzentration mittels ELISA von Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) und Placental Growth Factor (PLGF). Als Kontrollgruppe wurden MSCs ohne BG kultiviert. Zusätzlich wurde ein CAM-Assay an befruchteten Hühnereiern durchgeführt. Dabei wurde die CAM über einen Zeitraum von 7 Tagen mit den jeweiligen BG stimuliert und die innerhalb einer definierten „Region of Interest“ gebildeten Gefäße analysiert.

Ergebnisse: Die Genexpression von VEGF war an D7 in der F25-BG-Gruppe signifikant erhöht im Vergleich zur Kontrolle sowie zur 45S5-BG-Gruppe. Ebenso war die VEGF-Proteinkonzentration an allen Tagen in der F25-BG-Gruppe am stärksten erhöht, mit signifikantem Unterschied zur Kontrolle und zur 45S5-BG-Gruppe an D21. Die PLGF-Genexpression zeigte an D7 eine signifikante Erhöhung in beiden BG-Gruppen ohne signifikanten Unterschied zwischen den BGs. Für die PLGF-Proteinkonzentration zeigte sich keine Erhöhung durch eines der beiden BGs. Die Gefäßanalyse im CAM-Assay zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen.

Diskussion und Schlussfolgerung: In-vitro zeigte sich gemessen an der Genexpression und Proteinkonzentration von VEGF ein signifikanter Vorteil für das Fluorid-substituierte F25-BG gegenüber 45S5-BG. In-ovo konnte hingegen keine signifikante Stimulation der Angiogenese durch eines der BGs festgestellt werden. Insbesondere die in vitro-Daten betonen das angiogenesefördernde Potential von Fluorid als BG-Bestandteil. Da sich im durchgeführten CAM-Assay keine signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen feststellen ließen, sollten im Rahmen nachfolgender Studien untersucht werden, ob sich diese förderlichen Eigenschaften auch in-vivo bestätigen lassen.