Puplikation der Universität Zürich und Basel

E l ektr om ag net i sch e S ti m ul at i on r P MS i n vi vo för der t di e
Musk el r eg ene r ati o n nach S tam m z el l eni n j ekt i on du r ch S tei ge r ung d es
Musk el s tof fw ec hse l s un d S ti m ul i er ung d es E i nw ac hse ns von Ner ven *
M e l in e N L S t ö lt in g P 1 ; Ch r i s to p h Ha n d s c hi n² ; A tt i la B e c s k ei ³ ; T u l l io S u ls e r 1; Da n i el E b er l i 1
1 Laboratory for Urologic Tissue Engineering and Stem Cell Therapy, Department of Urology, Universität
Zürich, Zürich, Schweiz
2 Biozentrum, Forschungsgruppe Wachstum und Entwicklung, Universität Basel, Basel, Schweiz
3 Institut für Molekulare Biologie, Universität Zürich, Zürich, Schweiz
Einfüh rung und Ziele
M u s k e lv o r l äu f er z e l le n ( M P Cs ) s i n d a d ul t e St a m m z el l en , d ie au f S k e le t tm u s k e lf as e r n
v o r k o m m en . S i e s i nd f ü r di e n or m a l e M us k e l r e ge ne r a ti o n v er a n two r t l i c h u nd g e lt en al s
h e r v o r r a ge nd e Z e l l qu el l e f ür d as T i s s ue En g in ee r i ng v on M u s k e lg ewe b e m i t
e r f o lg v er s p r e c h en de n E r g eb n is s e n i n v o r k li n is c h e n St u di e n. Z ur o pt i m al e n
M u s k e lr e k o ns t r u k ti o n m üs s e n s i c h n eu e M u s k el f as e r n b il d en , d ie z u t o ni s c h en
K o nt r a k t io ne n f ä hi g s i nd . Da s is t nu r m ög l ic h , we n n d er g le ic h e o x id a ti v e M u s k e lf a s er t y p ,
d a s E i nwa c h s en v on Ne r v e n u n d d ie B i ld u ng n e ue r n e ur o m u s k ul är e r V e r bi n du ng e n
i n du z i er t we r d en k a n n. I n d i es e r St u di e u nt e r s uc h e n wi r , o b d ie n i c ht - i n v as i v e
e l ek t r o m ag n et is c h e S t im u la t io n ( r P M S ) d ie Re ge ne r a ti o n v on b i ot e c hn ol o gi s c h
b e ha nd e lt e m M u s k el ge we b e na c h I m p la n ta ti o n v o n M u s k e lv o r l äu f er z e l le n v e r b es s e r t .
Da z u un te r s u c h en wi r d as V or h a nd e ns e in v on S y n ap s e n, Cl u s t er i n g v o n
A c e ty l c h ol i nr e z e pt o r en ( A Ch R) u n d m us k u l är e r S t o ff w e c hs e l ad ap t at io n en d u r c h
M u s k e lk o nt r a k t io n.
Material und Metho den
M u s k e lv o r l äu f er z e l le n wu r d e n au s M u s k e lg ewe b e pr o b en v o n P a ti en t en m i t
b a uc h c hi r u r g is c h e n Ei n gr i f f en i s o li e r t u nd in ei ne m Co l l ag e nt r ä ge r i n v i v o i n tr a m u s k ul ä r i n
e i n M a u s m od el l m i t M u s k e lv e r l et z u ng i m p la nt i er t . Di e Hä lf t e d er T i e r e wu r d e a n 5
a u fe i na nd e r fo l ge nd e n T a ge n m i t r P M S (B i o Con , 2 0 m i n. 50 Hz ) b e h an de lt . T i e r e , d ie m it
P G C1 α t r a n s fi z i er t e , d en M u s k e ls t o ff we c hs e l s t e ig e r nd e M u s k e lv o r l äu f er z e l le n e r h al te n
h a tt e n un d n ic h t s t i m ul i er t e T i e r e d ie n te n a ls K on t r o ll en . M u s k el r e g en er a t io n ,
Ne r v e n wa c hs t u m u nd di e B il d un g n eu e r n e ur o m u s k ul är e r V e r bi n du ng e n wu r d en
i m m u nh is t o c he m is c h s owi e m i t te l s RT P CR u n d W B u nt er s u c h t.
E r g e b n i ss e
r P M S v er u r s a c h te k ei ne Sc h ä de n b ei d e n s t im u li e r t en T i e r e n u nd s t e ig er t e di e
S t a m m z el ld if f er e n z ie r u n g i n v i t r o u nd i n v i v o ( p < 0 .0 0 1) . Di e Z a hl de r Sy n a ps e n ( p = 0 .0 1) ,
n a c hg ewi e s e n du r c h d i e A c e ty l c h ol i ne s te r a s e - Ex p r e s s io n, un d d er A c e ty l c h ol i nr e z e pt o r
( A Ch R) - Cl u s t e r v er d o pp e lt en s ic h un te r d er r P M S - B e ha n dl un g ( p = 0 .0 0 3) . Un s er e
A n al y s e n z e ig te n a uß e r d e m , da s s de r an h an d d er P G C1 α - E x pr e s s i on ge m es s e n e
M u s k e ls t o ff we c hs e l u nd di e M u s k e ln eu b il d un g d ur c h di e r P M S - T h e r a pi e g es t e ig er t
wu r d e n. Da s E i nwa c h s en v on Ne r v e n wu r d e a n ge r e gt , d ie A g r i n- P r o d uk t i on a u f d em
s t i m ul i er t e n M u s k el e r h öh t e s i c h ( p < 0. 0 5) u nd d i e N e r v e n v er z we i g un g en n a hm e n z u .
S c h li e ß l ic h z e i ge n u ns e r e Da t e n, d a s s d i e r P M S - B e ha n dl un g d ie S t a m m z el li n te gr a t io n
u n d - d i s tr i b u ti on im s i c h r e ge ne r i e r en d en M u s k el s ig n if i k an t v e r b es s e r t ( p < 0 .0 0 1) u nd d i e
d u r c h d ie im p la n ti e r te n M u s k e lv o r l äu f er z e l le n g eb i ld et e A n z ah l v o n F a s er n s te i ge r t .
Schlussfolgerun gen
r P M S v er b e s s er t d ie Di f f er e n z ie r u n g im p l an ti e r t er M P Cs z u g u t o r ga n is i er t e n F a s e r n m i t
d e n m ol e k ul a r en Ei g en s c ha f te n n or m a l er M u s k e lz e ll e n d ur c h Ve r b es s e r u ng de r Sy n a ps e n,
b e s s er e s Ei n wa c hs e n v o n Ne r v e n u nd A Ch R- Cl u s t e r in g .
* un te r E in s a tz d es B i o c on - r P M S- G e r ä t e s
L i t e r a t u r h i n w e is e
Abbildung 1
Di e ni cht -i nv asi v e el e kt r om agne ti sc he S ti m ul a ti on r P MS bei S tr essi nkon ti nen z ver b ess er t d i e Reg ener a ti on der S kel et tm us kel n , er höht
das E i nw achs en von N er ven und da s Acet yl chol i nr ez e pto r -Cl ust er i ng *
M e l in e N L S t ö lt in g P 1 ; Ch r i s to p h Ha n d s c hi n² ; A tt i la B e c s k ei ³ ; T u l l io S u ls e r 1; Da n i el E b er l i 1
1 Laboratory for Urologic Tissue Engineering and Stem Cell Therapy, Department of Urology, Universität
Zürich, Zürich, Schweiz
2 Biozentrum, Schwerpunkt Wachstum und Entwicklung, Universität Basel, Basel, Schweiz
3 Institut für Molekulare Biologie, Universität Zürich, Zürich, Schweiz
( Cl i n ic a l I n c on t in en c e S e s s io n)
Einfüh rung und Ziele
Di e Ha r n i n k on ti n en z , e in hä uf i ge s E r s c h e in u ng s bi l d be i ä l te r e n M en s c h en , t r i tt be i e twa
d e r Hä lf te de r we ib l ic h e n Po p ul a ti on üb er 4 5 J a hr e un d b ei 17 % de r M än n er ü be r 70
J a h r e a uf . A l s F i r s t - L i ne - T h er a p ie wi r d d ie B e c k en r e ha b il i ta ti o n e m pf oh l en . W ä hr e n d d ie
a n og en i ta l e E l e k tr o s t im u la t io n e in e b e wäh r t e B e ha nd lu n gs m e th o de i s t , wi r d de r Ei n s at z
d e r n i c ht - i n v as i v en el ek t r o m ag n et is c h e n S ti m u la ti o n ( r P M S ) n oc h e r f o r s c ht . Di e
W i r k u n gs we i s e u nd d i e b ei d i es e r ne u ar t i ge n B e ha n dl un g s op ti o n a bl au f en de n m o le k u la r e n
M e c h an is m e n wu r d e n no c h n ic h t u n te r s u c ht . W i r be s c h äf ti g te n u ns i n d ie s er S t ud i e m it
d e r W ir k u n g d er r P M S au f d i e M u s k e lf u nk t io n u nd da s E i n wac h s e n v on Ne r v en i n v i t r o
u n d i n v i v o.
Material und Metho den
Hu m a n e M u s k e lz e ll e n, di e a us M u s k e lg ewe b e pr o b en v o n P a ti en t en m i t
b a uc h c hi r u r g is c h e n Ei n gr i f f en i s o li e r t wu r d e n, we r d e n m i t d em Rü c k en m ar k v o n
Ra t t en e m br y o ne n k o k u lt i v ie r t . Z u r Si m u la t io n e in e s g es c h ä di gt e n Ha r n s p hi n k te r s
v e r we n de t en wi r a u ß er d e m e i n M a u s m od el m it S k e le t tm u s k e lv e r l et z u ng . Ne r v e n wa c hs t u m
u n d M u s k e lp hä n ot y p wu r d en m it Hi lf e d es F i be r F o r m at i on A s s a y , i m m u nh is t o c he m is c h e n
V e r f ah r e n, RT P CR u n d W B b eu r t ei l t. F ür d ie An a ly s e de r s y s te m is c h e n E ff e k te d e r r P M S
wi e Hä m ol y s e, Ni e r e n fu nk t i on u n d Rh a b do m y ol y s e wu r d e n M es s u ng e n v on Ha p t og lo b ul i n,
K r e a ti n in , M y o g lo bu l in un d K r e a ti n k in as e v or g e no m m en .
Ergebnisse
Du r c h r P M S s ti m u li e r te i n ne r v i er t e M u s k e lz e ll e n s t ei g er t e n ( p = 0. 0 01 ) ih r e n
Di f f er e n z ie r u n gs q uo ti e nt e n ( 4 3, 9 9 % + 2 .9 9 8 %) i m V e r g le i c h z u d en K o nt r o l le n
s i g ni f ik a n t ( 2 5, 8 9 % + 2 ,8 2 7 %) . Di e m RNA - u n d P r o t ei n ex pr e s s i on de r M u s k e lm e r k m a le
wi e De s m in u n d M y os i n S c h we r e K et t e 1 ( M y H1 ) wa r e be nf a ll s hö he r . Di e
A c e ty l c h ol i ne s te r a s e , de r e n A k ti v i tä t d a s V o r ha n de ns e i n fu n k ti o na le r S y na ps e n b es t i m m t,
v e r d o pp el t e na h ez u i h r e A k t iv i t ät ( p = 0 . 00 26 ) . Di e H o c h r e gu l at i on v o n T NF α u n d P G C1 α
wi e s ei n e s ig n if i k an te W ir k u n g d er r P M S au f d e n St o ff we c h s el u n d d ie Di f f er e n z ie r u ng v on
M u s k e ln ( p < 0 , 00 1) n a c h. I n v i v o z e ig e n di e E r g e bn is s e un te r d er r P M S ei n e b es c h le u ni gt e
M u s k e ld if f er e n z ie r u n g un d V e r l et z u ng s er h o lu n g, wo b e i d ie P r o t ei n ex pr e s s i on s tr u k t ur e l l er
M u s k e lm a r k e r wi e De s m in ( p = 0 , 00 3) , M y HC ( p = 0 , 0 6) , M y H1 ( p = 0 ,0 28 ) un d M y H2
( p = 0 , 00 71 ) z u ni m m t. W ir k o nn t en n a c hwe i s en , d a s s d as E in wa c h s en v o n Ne r v e n u nd di e
A c e ty l c h ol i nr e z e pt o r - Cl u s te r s ic h be i T i e r en m it M u s k e lv e r l et z u ng en na c h m a gn et i s c he r
S t i m ul at i on s be h an dl u ng v e r b es s e r t e n. Di e r P M S v er u r s a c h te k ei ne s y s te m is c h e n
V e r ä nd er u n ge n b ei de n T i e r en .
Schlussfolgerun gen
W i r k o nn t en z e i ge n, da s s di e r P M S di e Di f f er e n z ie r u ng un d Re g en er a t io n v o n
M u s k e lg ewe b e s i gn i fi k a nt f ö r d er t s owi e di e Z a hl de r Ne r v e nf as e r n u n d d as Cl u s t er i n g v o n
A c e ty l c h ol i nr e z e pt o r en s te ig e r t . Di e s e n i c ht - i n v as i v e M e th od e k a nn da z u v e r we nd e t
we r d e n, m us k u lä r e F u n k ti o ns d e fi z it e e i ns c h li e ß l ic h d e r Ha r n i n k on ti n en z z u be he b en .
* u nt er E i ns a t z d es B i o c on r P M S - G e r ä t es
L i t e r a t u r h i n w e is e

Download Report