Autologous bone marrow-derived cells enhance muscle strength following skeletal muscle crush injury in rats. Matziolis G, Winkler T, Schaser K, Wiemann M, Krocker D, Tuischer J, Perka C, Duda GN. Tissue Eng. 2006; 361-367.
Einleitung
Einleitung
Muskeltraumata und deren Folgezustände, stellen ein wesentliches Problem in der Traumatologie dar. Eine Regeneration der verletzen Skelettmuskulatur wurde bis jetzt, auf tierexperimentellem Niveau, erfolgreich mittels lokal applizierter Myoblasten erreicht. Hinzu sind ortständige und nicht ortständige Vorläuferzellen des Muskels eine weitere potenzielle Quelle der Muskelheilung. Ziel der hier vorgestellten Studie war es daher die regenerative Kapazität der peripheren Skelettmuskulatur zu untersuchen nach lokaler Applikation von autologen Knochenmarkszellen (BMDC).
Material und Methoden
Material und Methoden
Insgesamt wurden für das Versuchsvorhaben 16 männliche Sprague-Dawley-Ratten (250-300 g) verwendet. Dabei wurde der M. soleus über einen offenen Zugang der linken hinteren Extremität, mit einer Klemme standardisiert geschädigt (n=16). Eine Woche nach Trauma-Induktion erfolgte am geschädigten Muskel entweder eine lokale Applikation von zuvor kultivierten BMDC (n=8; Zelltransplantationsgruppe) oder eine Injektion äquivalenter Volumina physiologischer Kochsalzlösung (n=8; Kontrollgruppe). Anschließende Untersuchungen fanden am 28. Tag nach Trauma statt. Zur Erfassung der funktionellen Regeneration des Muskels erfolgte die Kraftmessung des M. soleus durch Provokation von Kurzkontraktion (Stimulation: 9mA/75 Hz, 5x je 0,1s in 5s-Intervallen) und Tetanie (9mA/75 Hz, 5x je 3s in 5s-Intervallen).
Ergebnisse
Ergebnisse
Die biomechanische Kraftmessung zeigte in der Zelltransplantationsgruppe am 28. Tag gegenüber der Kontrollgruppe signifikant erhöhte Werte in der relativen Kraft (angegeben in % zur kontralateralen gesunden Extremität): Kurzkontraktion (%): 72 ± 13 vs 59 ± 12; Tetanie (%) 54 ± 9 vs 39 ± 10. Die Berechnung der Korrelation zwischen Kurzkontraktion und Tetanie des linken traumatisierten M. soleus zeigte eine erhöhte Ratio im Vergleich zur kontralateralen gesunden rechten Seite [Ratio Kurzkontraktion zu Tetanie: 0,75 (R2 = 0,81) vs 0,52 (R2 = 0,75)] als Hinweis darauf, dass der langsam zuckende M. soleus (slow twitch) sich nach dem Trauma wie ein schnell zuckender Muskel (fast twitch) verhielt.
Ioannis Stratos
Abteilung für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie Chirurgische Klinik und Poliklinik der Universität Rostock
Kommentar
Kommentar
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Hier handelt es sich um eine gut strukturierte Studie bei welcher das Potenzial der BMDC nach schwerem Skelettmuskeltrauma in einem Tiermodell der Ratte beschrieben wird. Die Autoren sind der Meinung, dass die verbesserte Muskelkraft auf eine Weiterdifferenzierung der applizierten Vorläuferzellen in Myozyten zurückzuführen ist. Andererseits wurde bereits beschrieben, dass BMDC zur Muskelheilung beitragen ohne dass diese zu Myozyten fusionieren [1].
Unklar bleiben jedoch die Charakterisierung der injizierten Zellen und der Mechanismus mit dem die Zellen ihre Potenz zeigen. Die in vitro Markierung der BMDC (z. B. mit BrdU) und Wiedererkennung der markierten Zellen unterhalb der Basallamina der Muskelzellen könnte Aufschluss über die myogene Differenzierung bieten.
Insgesamt stellt die Arbeitsgruppe einen attraktiven Therapieansatz zur Behandlung von ausgedehnten Muskelschäden vor, welcher nicht aufwändig ist und angesichts der tierexperimentellen Daten, gute klinische Ergebnisse vermuten lässt. Weitere in vivo Untersuchungen sind dennoch erforderlich um die regenerative Kapazität der Knochenmarkszellen auf die traumatisierte Skelettmuskulatur zu bestätigen und um das klinische Anwendungspotenzial ausloten.
Ioannis Stratos
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