Tissue Engineering dentaler Stammzellen in einem PEGylierten Fibrin Hydrogel

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	1 August 2014
Referee:	Prof. Dr. Gottfried Schmalz
Date of exam:	17 July 2014
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Zahnerhaltung und Parodontologie
Keywords:	Tissue Engineering, dental stem cells, Fibrin Hydrogel
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	30497

Abstract (German)

Dentale Stammzellen wurden aus verschiedenen Zahngeweben gewonnen und sind in der Lage in verschiedene Zelltypen zu differenzieren. Sie können nach ihrer Transplantation in vivo sowohl Dentin-Pulpa-ähnliche Komplexe als auch dem parodontalen Ligament ähnelnde Strukturen bilden. Hierzu wurden bereits charakterisierte, mesenchymale Stammzellen aus drei unterschiedlichen dentalen Geweben mit einem ...

Abstract (German)

Dentale Stammzellen wurden aus verschiedenen Zahngeweben gewonnen und sind in der Lage in verschiedene Zelltypen zu differenzieren. Sie können nach ihrer Transplantation in vivo sowohl Dentin-Pulpa-ähnliche Komplexe als auch dem parodontalen Ligament ähnelnde Strukturen bilden. Hierzu wurden bereits charakterisierte, mesenchymale Stammzellen aus drei unterschiedlichen dentalen Geweben mit einem PEGylierten Fibringel kombiniert, um die Bedeutung dieses Trägersystems für künftige regenerative Behandlungsmethoden in der Zahnmedizin hervorzuheben. Ziel war es, die Proliferations- und Differenzierungsfähigkeit zu bewerten, indem Stammzellen aus der Pulpa humaner Milchzähne (SHEDs), dentale Pulpa-Stammzellen (DPSCs) und Stammzellen aus dem parodontalen Ligament (PDLSCs) mit verschiedenen osteogenen Zusätzen behandelt wurden. Zu verschiedenen Zeitpunkten wurden Zellvitalität, Proliferation und alkalische Phosphatase-Aktivität untersucht. Die RNA wurde nach 4 Wochen extrahiert und anschließend eine quantitative real-time PCR zur Bestimmung von Markergenen, die für Odontoblastendifferenzierung verantwortlich sind, durchgeführt. Für die histologische Analyse bediente man sich der H&E, Masson’s und von Kossa Färbung. Über einen Zeitraum von 28 Tagen konnte eine fortlaufende Proliferation der Zellen im Fibringel beobachtet werden. Nach Zugabe der osteogenen Zusätze (ß-GP+dex und KPh+dex) zeigten SHEDs und DPSCs eine 20-fach höhere, PDLSCs eine sogar 50-fach höhere ALP-Aktivität. Ein Wachstum bei der Produktion der Gene, die für Odontoblasten spezifisch sind, konnte bei allen Zellinien konstatiert werden. Die Histologie zeigte Fibrinabbau und Produktion von Kollagenmatrix, wohingegen Mineralablagerungen nach Behandlung mit osteogenen Zusätzen sichtbar wurden. Letztendlich kann gesagt werden, dass Fibringele das Wachstum und die Differenzierung der 3 Stammzellinien ermöglichen und darüberhinaus die mechanischen Eigenschaften des Fibrins es zu einem durchaus vielversprechenden Trägersystem zur Injektion in kleine Defekte machen.

Translation of the abstract (English)

Dental tissues contain sources of postnatal stem cells capable of differentiating into various cell types; after transplantation in vivo they can form dentin-pulp-like complexes or periodontal-ligament-like structures. Three tooth-derived stem cell lines from dental pulp or periodontal ligament were combined with a PEGylated fibrin gel to explore the potential of this delivery system for ...

Translation of the abstract (English)

Dental tissues contain sources of postnatal stem cells capable of differentiating into various cell types; after transplantation in vivo they can form dentin-pulp-like complexes or periodontal-ligament-like structures. Three tooth-derived stem cell lines from dental pulp or periodontal ligament were combined with a PEGylated fibrin gel to explore the potential of this delivery system for regenerative dentistry. Cells in fibrin gels remained viable and proliferated continuously over a 4-week period. After osteogenic induction, alkaline phosphatase activity increased 20fold in pulp-derived cells, and 50fold in periodontal-ligament-derived cells. Osteoblast-specific genes were upregulated in all cell lines, and dentin-specific markers increased in pulp-derived stem cells. Histologic analysis revealed degradation of fibrin, production of a collagenous matrix and mineral deposition in cells cultured with osteogenic supplements. Fibrin gels allow for the growth and differentiation of dental stem cells, and its mechanical properties make this scaffold a suitable carrier to insert cells into small defects.

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