Η διερεύνηση του ρόλου και των λειτουργικών και μοριακών χαρακτηριστικών των μεσεγχυματικών κυττάρων (MSCs) στην ενδομυελική ήλωση

Abstract

Reamed intramedullary nailing (RIN) is a surgical method of choice for treatment of diaphyseal fractures. This procedure affects the biological environment of bone tissue locally and systemically. This study investigated the influence of RIN on mesenchymal stem cells (MSCs) in patients with long bone fractures. The axis of C-X-C motif chemokine receptor 4 (CXCR 4)/stromal cell-derived factor 1 (SDF‑1) was selected since it is considered as major pathway for MSC homing and migration. Iliac crest bone marrow (IC‑ BM) samples and blood samples were collected at two different time points. One sample was collected before the RIN (BN) and the other immediately after RIN (AN). BM‑MSCs were cultured and RT‑q PCR was performed for CXCR4 mRNA levels and ELISA for the SDF‑1 sera levels. The experimental study revealed that there was a correlation between the increase of SDF‑1 levels in peripheral blood and a decrease in the levels of CXCR 4 in MSCs in the IC‑ BM following RIN .The levels of SDF‑1 showed a significant increase in the sera of patients after RIN. In conclusion, the present study is the first providing evidence of the effects of RIN on MSC population via the CXCR 4/SDF‑1 axis. The levels of serum SDF‑1 factor were elevated after RIN while increased levels of SDF‑1 in peripheral blood were inversely correlated with the mRNA levels of CXCR 4 on BM‑MSCs after RIN. Therefore, this study contributes to enlighten the systematic effects of RIN on the population of MSCs at a cellular level.

Η γλυφανιζόμενη ενδομυελική ήλωση αποτελεί την μέθοδο εκλογής για την χειρουργική θεραπεία των καταγμάτων της διάφυσης των μακρών οστών. Κατά την χειρουργική διαδικασία επηρεάζεται σε τοπικό αλλά και σε συστηματικό επίπεδο το μικροπεριβάλλον του οστίτη ιστού. Η παρούσα διδακτορική διατριβή ερευνά την επιρροή της γλυφανιζόμενης ενδομυελικής ήλωσης στον πληθυσμό των μεσεγχυματικών κυττάρων (MSCs) των ασθενών πού θεραπεύονται με την χειρουργική αυτή μέθοδο και έχουν υποστεί κάταγμα μακρού οστού. Ο άξονας με μοτίβο C-X-C υποδοχέα 4 (CXCR4)/ stromal sell-derived factor (SDF-1) επιλέχθηκε καθώς αποτελεί το κύριο και μοναδικό μονοπάτι προσέλκυσης και μετανάστευσης των MSCs.Για το λόγο αυτό ελήφθησαν δείγματα μυελού των οστών και περιφερικού αίματος δύο διαφορετικές χρονικές στιγμές: πριν και μετά από την γλυφανιζόμενη ενδομυελική ήλωση. Έγινε καλλιέργεια των κυττάρων του μυελού των οστών και ακολούθως RT-qPCR διενεργήθηκε για μέτρηση των επιπέδων CXCR4 mRNA και ELISA για τα επίπεδα του SDF-1 παράγοντα στο περιφερικό αίμα. Η πειραματική διαδικασία έδειξε ότι υπήρξε συσχέτιση μεταξύ των αυξημένων επιπέδων του παράγοντα SDF-1 στο περιφερικό αίμα και των μειωμένων επιπέδων έκφρασης του CXCR4 στα MSCs του μυελού των οστών αμέσως μετά την διενέργεια της γλυφανιζόμενης ενδομυελικής ήλωσης. Επίσης, τα επίπεδα του παράγοντα SDF-1 φάνηκαν αυξημένα στο περιφερικό αίμα των ασθενών μετά την επέμβαση. Συμπερασματικά, η παρούσα μελέτη είναι η πρώτη προσπάθεια απόδειξης της επίδρασης της ενδομυελικής ήλωσης στον πληθυσμό των μεσεγχυματικών κυττάρων του μυελού των οστών (MSCs) μέσω επιρροής του άξονα CXCR4/SDF-1. Τα επίπεδα του συνδέτη SDF-1 στον ορό αυξήθηκαν μετά την γλυφανιζόμενη ενδομυελική ήλωση ενώ η αύξηση αυτή παρουσίασε αντίστροφη συσχέτιση με τα επίπεδα έκφρασης mRNA του υποδοχέα CXCR4 στα μεσεγχυματικά κύτταρα που προέρχονται από την δεξαμενή του μυελού των οστών μετά την χειρουργική επέμβαση. Με τον τρόπο αυτό η παρατήρηση αυτή συμβάλει στην διαλεύκανση και περαιτέρω καταγραφή των επιδράσεων την γλυφανιζόμενης ενδομυελικής ήλωσης σε κυτταρικό επίπεδο στον πληθυσμό των MSCs.