Titelaufnahme

Titel
Das Zellverhalten humaner artikulärer Chondrozyten auf kompartimentierten Oberflächen
Weitere Titel
Growth behaviour of human articular chondrocytes on compartmented surfaces
AutorInnenValtsanidis, Veronika
GutachterEnzinger, Sabine
Erschienen2016
Datum der AbgabeJuni 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Chondrocyten / Kompartimentierung / Strukturierte Oberflächen / Zellverhalten / Aggregation
Schlagwörter (EN)Chondrocytes / Compartmentation / Structured surfaces / Cell behaviour / Aggregation
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Wie die in vitro Zellbiologie gezeigt hat, reagieren Zellen auf die Gestaltung ihrer

Umgebung mit Anpassungen des Adhäsionsverhaltens, der Proliferation und

Differenzierung. Diverse Studien haben verdeutlicht, dass durch

Oberflächenstrukturierungen modifizierte Substrate das Zellwachstum beeinflussen

können.

In Vorstudien an der Unfallchirurgie des AKH Wien wurde das spontane Auftreten von

Knorpelzellaggregaten auf kompartimentierten Wachstumsoberflächen in der

Vergangenheit beschrieben. Die zugrundeliegenden Mechanismen dieses Phänomens

sind bis dato ungeklärt.

In der vorliegendend Bachelorarbeit wurden Humane artikuläre Chondrozyten (HACs) auf

mittels Laser gerillten Platten unterschiedlicher Größe (3mm, 1mm, unstrukturiert)

besiedelt, über einen Zeitraum von dreieinhalb Monaten beobachtet und fotografisch

dokumentiert. Zudem wurde ein Medienvergleich mit Chondrozyten Proliferationsmedium

(CM) und Basalmedium ohne Wachstumsfaktoren (BM) durchgeführt.

Nach etwa einem Monat in Kultur zeigte sich auf den 1mm kompartimentierten Platten die

Bildung kondensierter Knorpelzellaggregate. Diese Kondensation, Aggregation und

anschließende Pelletbildung wurde fortlaufend fotografisch dokumentiert. Nach Abrundung

und ausreichender Ablösung der Pellets vom Substrat wurden sie von den Platten entfernt

um histologisch charakterisiert zu werden. Nach einer Life/Dead Färbung sowie

Fluoreszenzmarkierung des Zytoskeletts wurde eine histochemischer Toluidinblau

Färbung sowie weitere Charakterisierung mittels Elektronenmiskroskopie (REM und TEM)

durchgeführt.

Um die autonom gebildeten Pellets mit dem herkömmlichen Pelletsystem zu vergleichen,

wurden künstliche Pellets hergestellt, die in 2 unterschiedlichen Medien (CM und

Differenzierungsmedium DCM) weiter kultiviert und anschließend histologisch analysiert

wurden.

Diese Arbeit bestätigte ein unterschiedliches Zellverhalten und eine variirende

Pelletbildung je nach Größe der Kompartimentierung der Oberflächen. Zudem zeigte der

Medienvergleich deutliche Einflüsse auf das Zellverhalten, wie dadurch gezeigt wurde,

dass Chondrozyten in BM kein Aggregatiosverhalten aufwiesen.

Zusammengefasst wurde gezeigt, dass sich dieses Kultursystem für die Beobachtung des

Zellverhaltens, insbesondere der Zellaggregation von Chondrozyten eignet. Diese erste

Charakterisierung hat gezeigt, dass weiterer Forschungsbedarf vorhanden ist. Als Ersatz

zum klassischen Pelletkultursystem kann es aufgrund der fehlenden Effizienz nicht

eingesetzt werden, jedoch könnte dieses Kultursytem in verbesserter Form für die

zukünftige zellbiologische Forschung dienen.

Zusammenfassung (Englisch)

As shown in in vitro studies, cells react to changes in their environment by adapting their

adhesion, proliferation and differentiation behaviour. A number of studies showed that substrates

with surface modifications can have a significant impact on cell growth behaviour.

One was a preliminary study from the trauma surgery department of Vienna, where the

sudden appearance of chondrocyte aggregates was observed on compartmented substrates.

The mechanisms behind this phenomenon are still unclear, and have not been

primarily in focus of research before.

In this study, human articular chondrocytes were seeded onto compartmented surfaces of

different sizes (3mm, 1mm, unstructured). They were observed and photographically documented

over a period of three and a half months. In parallel, a comparison of media was

performed with chondrocyte proliferation medium (CM) and basal medium without growth

factors (BM).

After about one month in culture chondrocyte aggregates could be observed on the 1mm

compartmented plates. These pellet formation was constantly photographically documented.

In a compact state, the pellets were removed from the plates for further histological

characterisation. After Life/Dead staining and phalloidin labelling of the cytoskeleton, a histological

toluidinblue staining was performed. Additionally, the scanning electron microscope

and transmission electron microscope was used for further analysis.

To compare this pellet formation with a classical pellet culture, synthesised pellets were

produced from cells of one unstructured plate and further cultivated in two different media

(CM and Differentiation Medium DCM)

This thesis confirmed a variation of the cell growth behaviour, regarding chondrocyte pellet

formation on compartmented surfaces of different sizes. Additionally, the media comparison

showed a clear influence on the cells, as chondrocytes did not form pellets when cultured

in BM.

To conclude, it has been shown, that this compartmented culture system is suitable for

observation of cell behaviour, especially cell aggregation of chondrocytes.

It is not appropriate as a substitute to the classical pellet culture system, but could, in an

improved form, be used for cell biological research topics in the future. These investigations

have revealed a further research gap in this field.

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