Neuronale in vitro-Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen mit nachfolgender molekularbiologischer Untersuchung bezüglich einer neuronenspezifischen Kanalexpression

Zahlreiche Forschungsergebnisse der letzten Jahre gaben Anhalt dazu, dass eine Transdifferenzierung von MSC´s hin zu funktionsfähigen Nervenzellen mit nachfolgender autologer Transplantation einen erfolgversprechenden Ansatz zur Behandlung traumatischer Nervenverletzungen sowie akuter und chronischer zerebraler Erkrankungen darstellen könnte. Während v. a. auf dem Gebiet neurodegenerativer Erkrankungen, wie dem Morbus Parkinson, sowie im Bereich der Regeneration peripherer Nerven, durch die Implantation von Schwann-Zellen, geforscht wurde, war das Interesse an der Reparatur von Nervenschädigungen durch direkte Implantation neuronal ausdifferenzierter MSC´s in eine Läsion eher gering. Diese experimentelle Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Funktionalität neuronal ausdifferenzierter humaner MSC´s aus Bohrmehl, durch Nachweis neuronenspezifischer spannungsabhängiger Ionenkanäle auf der Genebene. Im Rahmen unserer Untersuchungen kamen drei verschiedene Differenzierungsprotokolle zur Anwendung, welche sich durch ihre unterschiedlichen Kombinationen an biologischen und chemischen Faktoren auszeichneten. Nach erfolgter Ausdifferenzierung, zeigten nahezu alle Zellen variable neuronenähnliche Morphologien mit typischen Perikarya und Zellfortsätzen, welche zum Teil bereits baumartige Verzweigungen entwickelten und vereinzelt mit den benachbarten Zellen netzwerkartige Verbindungen formten. Darüber hinaus zeigte sich aber auch der deutlich toxische Einfluss der Faktoren BHA, VPA und β-ME. Nach Kultivierung unter diesen Substanzen konnten unter Phasenkontrast vermehrt tote sowie abnormal geformte dedifferenzierte Zellen nachgewiesen werden. Im Anschluss wurden die differenzierten MSC´s mit Hilfe der PCR auf das Vorhandensein spezifischer neuronaler Ionenkanäle hin untersucht. Obwohl ein Zugewinn des Kanals Naᵥ1.9 in der Mehrheit der untersuchten Zellen nachgewiesen werden konnte, kam es im Ergebnis größtenteils zu einem Verlust vorbestehender Kalium- sowie einzelner Natrium- und Kalziumkanäle nach erfolgter Differenzierung. Die Untersuchungen geben Anhalt dazu, dass eine Transdifferenzierung humaner MSC´s in funktionsfähige Neurone mithilfe der von uns verwendeten Differenzierungsprotokolle als nicht möglich erscheint, da diese aufgrund ihres toxischen Einflusses womöglich zu einer Zerstörung des Zytoskeletts durch Aktin-Depolymerisierung sowie zu einer Herunterregulation von spannungsabhängigen Ionenkanälen führen. Dennoch schließt die de novo Expression des Kanals Naᵥ1.9 die generelle Möglichkeit einer Transdifferenzierung mithilfe modifizierter Differenzierungsmedien nicht aus. Weitere experimentelle Untersuchungen sollten angestrebt werden, um darüber abschließend Auskunft geben zu können.