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Einleitung: Das Tissue Engineering von Skelettmuskelgewebe zielt darauf ab eines Tages den mit etablierten Muskellappen einhergehenden Hebedefekt vermeiden und ein exakt den Anforderungen entsprechendes Muskelgewebstransplantat zu kreieren.

Primäre Ratten-Myoblasten (Mb) in Kombination mit mesenchymalen Stammzellen bieten optimale Voraussetzungen für die Züchtung von neuem Muskelgewebe. „Hepatocyte growth factor“ (HGF) und „insulin-like growth factor“ (IGF-1) spielen eine entscheidende Schlüsselrolle in der Regeneration von Muskelgewebe, wobei HGF die Aktivierung von Satellitenzellen und IGF-1 die Migration und Fusion zu Myotuben anregt. Diese Studie analysiert den Einfluss unterschiedlicher Konzentrationen von HGF und IGF-1, sowie die IGF-1 Signalkaskade in 2- und 3-D Zellkulturmodellen.

Material und Methoden: MSCs in Ko-Kultur mit Mb wurden mit 10 ng/ml HGF und IGF-1 sowie der Kombination beider über einen Zeitraum von 24h, 48h, 7, 14 und 28 Tagen stimuliert. Die Expression myogener Marker wurde mittels qPCR, Immunzytochemie und FACS-Analyse untersucht. Zusätzlich wurden Proteine der IGF-Signalkaskade anhand qPCR und Western Blot analysiert.

Des Weiteren wurden unterschiedliche Fibrinkonzentrationen in einem Fibringel und einem Fibrin-Collagen-I-Gel getestet und mittels qPCR und immunzytochemischer Auszählung ausgewertet.

Ergebnisse: Unter der Stimulation mit HGF und IGF-1 konnte eine frühe Expression von MEF2, MHC und Skelettmuskelaktin gezeigt werden. Dies konnte auf Proteinebene mittels FACS-Analyse und Immunzytochemie bestätigt werden. Mittels qPCR wurde eine starke Korrelation der IGF-Bindeproteine 4 und 5 mit den zuvor erwähnten myogenen Markern festgestellt und auch im Western Blot konnte ein deutliches Signal nachgewiesen werden. Eine Stimulation über 7 Tage zeigte die Bildung von Myotuben. Fibrin-Collagen-I-Gele erwiesen sich als optimales Trägermaterial zur dreidimensionalen myogenen Differenzierung.

Diskussion: Eine frühe Stimulation mit HGF und IGF-1 steigerte die Expression unterschiedlicher myogener Marker, wobei einige eine deutliche Korrelation mit IGF-Bindeproteinen zeigten. Diese könnten womöglich als potente Wachstumsfaktoren fungieren, was noch weiterer Untersuchungen bedarf. Diese Erkenntnisse stellen einen aussichtsreichen neuen Schritt zum Tissue Engineering von Skelettmuskelgewebe dar.