Tissue Engineering von Skelettmuskelgewebe : neue Ansätze zur Generierung von Skelettmuskelgewebe in vitro und in vivo

Verschiedene angeborene und erworbene Muskelerkrankungen führen zu einem Verlust von funktionellem Skelettmuskelgewebe. Ebenso können Verletzungen und die Behandlung von Tumoren der Skelettmuskulatur mit einem erheblichen Gewebsverlust einhergehen. Das Tissue Engineering von Skelettmuskelgewebe stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Lösung dieser Probleme dar. Grundlegender Gedanke des Tissue Engineering ist die Züchtung von Gewebe durch Expansion und Differenzierung der Zellen des Patienten, möglichst in einer dreidimensionalen Matrix, mit dem Ziel einer späteren autologen Transplantation. <br>Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Ansätze zur Neu-Schaffung von Skelettmuskelgewebe etabliert und untersucht. Hierbei wurde insbesondere die Verwendung von primären Zellen und deren Expansion, als notwendige Voraussetzung für eine spätere klinische Anwendbarkeit der Ergebnisse, zu Grunde gelegt. <br>Myoblasten neugeborener Ratten wurden hierzu mit neuronalen Schnittkulturen des Myelons syngener Tiere in einer 3D-Fibrinmatrix kokultiviert. Die beobachtete Differenzierung von Myoblasten zu spontan kontrahierenden Muskelfasern, sowie die myo-neuronale Interaktion wurden mit verschiedenen Untersuchungen charakterisiert: Immunhistochemische Färbungen für Desmin und die beiden Transkriptionsfaktoren MyoD und Myogenin bestätigten die stattfindende Myogenese. Die mittels RT-PCR und Western-Blot-Analyse untersuchte Expression von neuronalem Agrin, der Triadin-Isoform Trisk51 und der epsilon-Untereinheit des reifen Azetylcholinrezeptors belegten die Differenzierunginduktion durch das neuronale Gewebe. <br>Als alternativer Ansatz zur Differenzierungsinduktion wurde ein eukaryoter GFP-Expressionsvektor für Myogenin hergestellt, mit dem die Myoblasten durch verschiedene Methoden transient transfiziert wurden. Hier konnte durch GFP-Detektion und immunhistochemischen Nachweis in transfizierten Zellen eine erfolgreiche Transfektion mit konsekutiver Myogenin-Expression nachgewiesen werden. <br>Schliesslich wurden in einem weiteren experimentellen Ansatz expandierte Myoblasten aus männlichen Ratten nach Kultivierung in einer 3D-Fibrin-Matrix weiblichen syngenen Ratten implantiert, mit dem Ziel eine erfolgreiche Differenzierung der Zellen in vivo zu erreichen. Durch Herstellung einer Y-Chromosom spezifischen Sonde konnten die transplantierten Zellen zu verschiedenen Explantationszeitpunkten mittels in-situ-Hybridisierung als Spenderzellen identifiziert werden. Nach spätestens 50 Tagen waren alle nachgewiesenen Zellkerne mit Empfängermuskelfasern fusioniert, resultierend in „Mosaik-Muskelfasern“ bestehend aus weiblichen und männlichen Zellen. <br>Die hier erstmals vorgestellte myo-neuronale 3-D Kokultur erscheint v.a. als Modell für die, als Grundlage des Tissue Engineerings von Skelettmuskulatur notwendigen, in vitro Studien der molekluaren Vorgänge im Rahmen der Myogenese erfolgversprechend. Durch die syngene Transplantation expandierter Myoblasten in 3D-Matrizes kann eine Integration der Zellen in Empfängermuskelfasern erzielt und mit Y-chromosomaler in-situ-Hybridisierung erfolgreich nachgewiesen werden. So könnte sich durch weitere Entwicklung der Differenzierungsinduktion in 3D-Myoblasten-Kulturen mit nachfolgender syngener Transplantation neue Perspektiven für das Tissue Engineering von Skelettmuskelgewebe ergeben.

Author dc:creator

• Beier, Justus

Contributors dc:contributor

• Stark, Gerhard Björn

• Skeletal Muscle Tissue
• Cel Culture
• Tissue Engineering
• Myogenesis

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