Zeitschrift für Stammzellforschung und -therapie

Abstrakt

Histomorphometrische Bewertung der durch biologisch abbaubare Gerüste als Träger für Zahnmarkstammzellen induzierten Knochenregeneration in einem Rattenmodell mit Schädelkalvariendefekt „kritischer Größe“

Susanna Annibali, Roberta Quaranta, Antonio Scarano, Andrea Pilloni, Andrea Cicconetti, Maria Paola Cristalli, Diana Bellavia und Livia Ottolenghi

Ziel: Ziel dieser Studie war es, spezifische Stammzellen zu testen , die in Kombination mit spezifischen Gerüsten die Knochenbildung verbessern könnten.

Methoden: Zahnpulpastammzellen (DPSCs) wurden mit granulärem deproteinisiertem Rinderknochen (GDPB) oder Beta-Trikalziumphosphat (ß-TCP) in einem Rattenmodell mit Schädelkalvariendefekt „kritischer Größe“ ausgesät. DPSCs wurden aus permanenten menschlichen Zähnen isoliert, gewonnen und unter Verwendung spezifischer Stammzellmarker (Nanog und Oct-4) durch Echtzeit-PCR und Immunfluoreszenz charakterisiert. Die Zellen wurden 10-15 Tage lang mit 100 μM L-Ascorbinsäure, die täglich dem Kulturmedium zugesetzt wurde, und 20 Vol.-% FBS im α-MEM-Medium in Richtung des osteoblastischen Phänotyps differenziert. Die osteogene Bindung wurde mit Echtzeit-PCR durch Messung der Expression spezifischer Marker (Osteonektin und Runx2) bewertet. Wenn eine ausreichende Zellzahl erreicht war, wurden DPSCs trypsiniert, in Kulturmedium gewaschen und auf das GDPB- und ß-TCP-Gerüst mit einer Dichte von 0,5-1×106 Zellen/Gerüst gesät. Zwei bilaterale kreisförmige Defekte kritischer Größe (5 mm Durchmesser, 1 mm Dicke) wurden aus dem Scheitelbein der 8 athymischen T-Zell-defizienten Nacktratten erzeugt. Ein Schädeldefekt für jede Ratte wurde nur mit dem Gerüst gefüllt und der andere Defekt mit dem mit Stammzellen besäten Gerüst. 12 Wochen nach der Operation wurden die Tiere eingeschläfert und eine histomorphometrische Analyse durchgeführt. Unterschiede zwischen den Gruppen wurden durch eine univariate Varianzanalyse (ANOVA) analysiert, gefolgt von Fishers Protected Least Significant Difference (PLSD) Post-hoc-Test. Ein p-Wert <0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

Ergebnisse: Die GDPB-Gruppe wies einen höheren Anteil an Lamellenknochen auf als die GDPB/DPSC-Gruppe, ß-TCP allein wies geringere Werte auf als ß-TCP/DPSC. Die Zugabe von Stammzellen steigerte die Bildung von Geflechtknochen in beiden gerüstbasierten Implantaten signifikant, war jedoch bei den GDPB-basierten Implantaten immer noch höher.

Schlussfolgerung: Unsere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Verwendung von GDPB und ß-TCP als Gerüst zur Induktion der Knochenregeneration von der Zugabe von DPSC zu gewebekonstruierten Konstrukten profitieren kann.