Proliferations- und Differenzierungsverhalten humaner Zahnkeimzellen der Pulpa

Abstract

Ziel der Arbeit war es, die Pulpa von Zahnkeimen auf das Vorhandensein von multipotenten Stammzellen zu überprüfen. Dazu wurde das Pulpagewebe frisch extrahierter Zahnkeime überzähliger oder retinierter Zähne verwandt, um Zellkulturen anzulegen. Aus den Kulturen konnten Stro1-, CD271- und CD133-positive Zellen isoliert werden. Diese Zelltypen sowie ihre Restzellfraktionen wurden dann nach ihrem Proliferations- und Differenzierungsverhalten charakterisiert. Des weiteren wurde mit Hilfe der Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) und quantitativer Real-Time PCR (RTq-PCR) die Expression bestimmter Markergene analysiert, die typischerweise von den einzelnen Zelltypen im Differenzierungsstadium exprimiert werden. Als Markergene der Osteogenese wurden Osteocalcin, Osteopontin, Osteonectin, Osteocrin, Kollagen1a1, CBFA1 bestimmt. Für die Chondrogenese wurden Aggrecan, Sox9, Chondroadherin und für die Adipogenese PPARγ und FABP4 untersucht. Darüber hinaus wurde die osteogene Differenzierung der Zellen durch den Nachweis von Osteokalzin mittels eines enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) im Überstand der Zellkulturen untersucht. Als Adipozytennachweis erfolgte eine histomorphologische Untersuchung an fixierten Zellen des Adipozytenansatzes mithilfe einer histologischen Färbemethode (Öl-Rot-O). Aus dem Gewebe der Zahnpulpa konnten über mehr als 3 Monate Zellkulturen gewonnen werden. In den primären Kulturen waren 5 - 8,5% Stro1-, CD271- und CD133-positive Zellen vorhanden. Im osteogenen Differenzierungsmedium zeigen CD271-positive Zellen die höchste Proliferationrate während im adipogenen Medium die CD133-positiven Zellen die höchste Rate aufwiesen. In beiden Medien zeigten Stro1-positive Zellen das geringste Wachstum. Die Stro1+ Zellen exprimierten in den entsprechenden Medien die höchste Rate der entsprechenden osteogenen, chrondrogenen und adipogenen Markergenen und synthetisierten die höchsten Konzentrationen an Osteokalzin. Auch ließen sie sich in Osteoblasten und Adipozyten differenzieren. CD133-positive Zellen differenzierten ebenfalls zu reifen Osteoblasten/Odontoblasten, die sowohl die Osteokalzin mRNA exprimierten als auch Osteokalzin synthethisierten und ins Medium abgaben. CD271-positive Zellen hingegen zeigten kein osteogenes Differenzierungspotential, produzierten und exprimierten kein Osteokalzin. CD271-positive Zellen scheinen aber dennoch einen wesentlichen Einfluß auf die Differenzierung von CD133- und Stro1-positiven Zellen zu haben, da die CD271-negative Zellfraktion weder Osteokalzin exprimiert noch produziert und somit keine reifen Osteoblasten/Odontoblasten bildet. Da in der Pulpa von Zahnkeimen keine Fettzellen vorhanden sind, kann aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit geschlossen werden, dass es ich bei den Stro1+ Zellen um multipotente Stamm- bzw. Vorläuferzellen handelt.