Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

Neuronale in vitro-Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen mit nachfolgender molekularbiologischer Untersuchung bezüglich einer neuronenspezifischen Kanalexpression

Henny, Laura Elke Jutta


Originalveröffentlichung: (2018) Giessen : VVB Laufersweiler Verlag
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (20.156 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-135635
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2018/13563/

Bookmark bei del.icio.us


Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6672-7
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 06.11.2017
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum: 15.05.2018
Kurzfassung auf Deutsch: Zahlreiche Forschungsergebnisse der letzten Jahre gaben Anhalt dazu, dass eine Transdifferenzierung von MSC´s hin zu funktionsfähigen Nervenzellen mit nachfolgender autologer Transplantation einen erfolgversprechenden Ansatz zur Behandlung traumatischer Nervenverletzungen sowie akuter und chronischer zerebraler Erkrankungen darstellen könnte. Während v.a. auf dem Gebiet neurodegenerativer Erkrankungen, wie dem Morbus Parkinson, sowie im Bereich der Regeneration peripherer Nerven, durch die Implantation von Schwann-Zellen, geforscht wurde, war das Interesse an der Reparatur von Nervenschädigungen durch direkte Implantation neuronal ausdifferenzierter MSC´s in eine Läsion eher gering.
Diese experimentelle Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Funktionalität neuronal ausdifferenzierter humaner MSC´s aus Bohrmehl, durch Nachweis neuronenspezifischer spannungsabhängiger Ionenkanäle auf der Genebene.
Im Rahmen unserer Untersuchungen kamen drei verschiedene Differenzierungsprotokolle zur Anwendung, welche sich durch ihre unterschiedlichen Kombinationen an biologischen und chemischen Faktoren auszeichneten. Nach erfolgter Ausdifferenzierung, zeigten nahezu alle Zellen variable neuronenähnliche Morphologien mit typischen Perikarya und Zellfortsätzen, welche zum Teil bereits baumartige Verzweigungen entwickelten und vereinzelt mit den benachbarten Zellen netzwerkartige Verbindungen formten. Darüber hinaus zeigte sich aber auch der deutlich toxische Einfluss der Faktoren BHA, VPA und β-ME. Nach Kultivierung unter diesen Substanzen konnten unter Phasenkontrast vermehrt tote sowie abnormal geformte dedifferenzierte Zellen nachgewiesen werden. Im Anschluss wurden die differenzierten MSC´s mit Hilfe der PCR auf das Vorhandensein spezifischer neuronaler Ionenkanäle hin untersucht. Obwohl ein Zugewinn des Kanals Naᵥ1.9 in der Mehrheit der untersuchten Zellen nachgewiesen werden konnte, kam es im Ergebnis größtenteils zu einem Verlust vorbestehender Kalium- sowie einzelner Natrium- und Kalziumkanäle nach erfolgter Differenzierung.
Die Untersuchungen geben Anhalt dazu, dass eine Transdifferenzierung humaner MSC´s in funktionsfähige Neurone mithilfe der von uns verwendeten Differenzierungsprotokolle als nicht möglich erscheint, da diese aufgrund ihres toxischen Einflusses womöglich zu einer Zerstörung des Zytoskeletts durch Aktin-Depolymerisierung sowie zu einer Herunterregulation von spannungsabhängigen Ionenkanälen führen. Dennoch schließt die de novo Expression des Kanals Naᵥ1.9 die generelle Möglichkeit einer Transdifferenzierung mithilfe modifizierter Differenzierungsmedien nicht aus. Weitere experimentelle Untersuchungen sollten angestrebt werden, um darüber abschließend Auskunft geben zu können.
Kurzfassung auf Englisch: In the last years numerous results of research have shown that a trans-differentiation of MSC´s into functioning neurons followed by autologous transplantation represents a promissing approach for the treatment of traumatic nervous injury as well as acute and chronic cerebral diseases. While research has been conducted especially in the field of neurodegenerative diseases, such as the Parkinson´s disease, as well as in the field of peripheral nerve regeneration by implantation of Schwann-cells, the interest in the repair of nerve damage by implantation of neuronal differentiated MSC´s directly into a lesion was rather low.
This experimental work deals with the investigation of the functionality of neuronal differentiated human MSC´s from reaming debris by detection of neuron-specific voltage-gated ion channels at gene level.
As part of our investigations three varying differentiation protocols were used, which were characterized by different combinations of biological and chemical factors. After differentiation almost all cells showed variable neuron-like morphologies with typical perikarya and cell processes, which were partly characterized by rich aborization and in forming network-like connections with neighboring cells. In addition the significant toxic influence of the factors BHA, VPA and β-ME could be seen. After culturing under these substances an increasing number of dead and abnormally shaped dedifferentiated cells could be detected under the phase-contrast microscope. Subsequently, the differentiated MSC´s were tested for the presence of neuronal ion channels by using PCR. Although a gain of channel Naᵥ1.9 could be detected in the majority of the cells examined, as a result it came to an extensive loss of pre-existing potassium and single sodium and calcium channels after differentiation.
The study gives evidence to the fact that a trans-differentiation of human MSCs into functional neurons seems to be impossible by making use of the differentiation protocols mentioned above. Because of their toxic potential these possibly lead to a destruction of cytoskeleton by depolymerization of actin, as well as, to a down-regulation of voltage-gated ion channels. However, the de novo expression of channel Naᵥ1.9 does not exclude the general possibility of trans-differentiation by using a modified differentiation media. Nevertheless, further experimental studies should be conducted to give an final answer.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand