Die Entwicklung der aseptischen Prothesenlockerung hängt maßgeblich mit Abriebpartikeln zusammen. Makrophagen phagozytierten diese und initiieren eine Entzündungsreaktion, die zur periprothetische Osteolysen an der Knochen-Implantat-Grenzfläche führt. Unlängst wurde eine neue Spezies von alternativ aktivierten M2-Makrophagen beschrieben, die durch den Kontakt zu mesenchymalen Stromazellen (MSC) entstehen und potenziell in der Therapie von partikelinduzierter Prothesenlockerung eingesetzt werden könnten.
Die hier vorliegende Arbeit untersuchte die Reaktion von MSC geprägten Makrophagen unter inflammatorischen Bedingungen, indem humane Makrophagen aus Vorläuferzellen aus dem peripheren Blut in direkter bzw. indirekter Ko-Kultur mit MSC aus dem Knochenmark menschlicher Hüftköpfen kultiviert und mit Titanpartikeln oder Lipopolysaccharide (LPS) über unterschiedliche Zeiträume (6/24 Stunden) stimuliert wurden. Die Expression der Makrophagen spezifischen Polarisationsmarker cluster of differentiation 86 (CD86) und CD206 wurden mit Hilfe Echtzeit-PCR (qPCR) sowie im Western Blot quantifiziert. Aus den Zellkulturüberständen wurde ein Profil mit den Zytokinen Tumornekorse Faktor-α (TNF-α), Interleukin-6 (IL-6), IL-10, IL-1Ra und Chemokin Ligand-18 (CCL18) mittels Enzyme-linked Immunosorbent-Assay (ELISA) bestimmt.
Einen signifikanten Effekt auf die Herunter- bzw. Hochregulierung der ausgewählten Oberflächenmarker CD86 und CD206 bei mesenchymal geprägte Makrophagen konnte nicht beobachtet werden. Die Ergebnisse der immunologisch nachgewiesenen Zytokine zeigen, dass MSC unter osteolytischer Stimulation teilweise ihren alternativ aktivierten Phänotypen beibehalten können. Insbesondere bei MSC in direkter Kokultur mit Makrophagen kam es zu einer Hemmung der TNF-α, IL-10 und IL-1Ra Sekretion, wohingegen IL-6 vermehrt gebildet wurde. Die verwendeten Stimulationsreize scheinen jedoch keinen Effekt auf das CCL-18 Expressionsmuster zu haben. Erhöhte CCL-18 Konzentration bei MSC wurden in direkter und indirekter Kokultur in allen drei Ansätzen (LPS, Titan, Negativkontrolle) gemessen. Damit MSC-geprägte Makrophagen als therapeutische Alternative bei aseptischer Prothesenlockerung in naher Zukunft zum Einsatz kommen können, muss die Auswirkung weiterer pro- und antiinflammatorischer Signale sowie ein verbessertes Verständnis bezüglich der spezifischen Rolle von MSC geprägten Makrophagen untersucht werden.