Strahlenbiologische Charakterisierung von murinen osteoblasten-Zell-Linien unterschiedlichen Differenzierungsgrades

Kurzfassung

Um die strahlenbiologischen Auswirkungen von ionisierender Strahlung auf das Wachstumsverhalten von murinen Knochenzellen untersuchen zu können, sollte ein Knochenzellmodell entwickelt werden, mit dessen Hilfe eine Einteilung von Knochenzellen anhand ihres Differenzierungs- und Mineralisierungsgrads erfolgen kann. Drei murine Osteoblasten Zell-Linien OCT-1, MC3T3-E1 Subklon 4 und Subklon 24 wurden ausgewählt, die sich aufgrund ihres Differenzierungsgrades und anhand der Ausbildung spezieller charakteristischer Knochenzellmarker unterscheiden lassen. Zunächst wurden die Zell-Linien auf ihr Wachstumsverhalten und die Ausbildung spezifischer Knochenzellmarker hin überprüft. Hierbei wurde neben der Überprüfung der Wachstumsparameter auch die Induktion der Differenzierung durch Ascorbinsäure und ß-Glycerophosphat untersucht. Die Osteoblasten Zell-Linie OCT-1 zeigte unter den beschriebenen Kultivierungsbedingungen im Gegensatz zu den beiden Subklonen der Zell-Linie MC3T3-E1 eine erhöhte Zellproliferation und die kürzeste Generationszeit. Die Zugabe von Ascorbinsäure und ß-Glycerophosphat in das Kulturmedium erzielte ausschließlich bei der Zell-Linie MC3T3-E1 S24 einen minimal gesteigerten Effekt. An spezifischen Knochenzellmarkern wurden die Alkalische Phosphatase und die Expression von Osteocalcin überprüft. Alkalische Phosphatase wird vorwiegend von Prä-Osteoblasten gebildet, während eine gesteigerte Osteocalcin Expression auf ein differenzierteres Osteoblasten-Stadium hindeutet. In normalem Kultivierungsmedium wies die Zell-Linie OCT-1 eine erhöhte Alkalische Phosphatase-Aktivität auf. Die in osteogenem Medium mit dem Zusatz von Ascorbinsäure und ß- Glycerophosphat noch gesteigert war. Bei den beiden Subklonen der Zell-Linien MC3T3-E1 konnte eine gesteigerte Alkalische Phosphatase-Aktivität nur bei Subklon 24 nachgewiesen werden, während bei allen untersuchten Zell-Linien Osteocalcin nachgewiesen werden konnte. Der Mineralisierungsgrad der Zell-Linien wurde anhand der von Kossa Färbung untersucht, dabei zeigte sich ausschließlich bei Subklon 4 ein positiver Nachweis der Reaktion. Um die strahlenbiologischen Auswirkungen der Zell-Linien auf ionisierende Strahlung hin zu untersuchen, wurden Koloniebildungstests durchgeführt, die anhand von Dosiseffektkurven ausgewertet wurden. Nach der Bestrahlung mit Röntgenstrahlung zeigt sich ein Unterschied im Signifikanzvergleich der drei untersuchten Zell-Linien. Die quantitative Erfassung der entstandenen Strangbrüche erfolgte mittels der Fluoreszenz Analyse der DNA-Entwindung.