Open Access

Isabell Bohl

• Ziel dieser Arbeit war es, die Wechselwirkung zwischen MSC und PRF von Traumapatienten herauszuarbeiten und zu überprüfen, ob ein therapeutischer Einsatz der Kombination von MSC und Trauma-aktiviertem PRF in Frakturen sinnvoll erscheint. Hierfür wurden MSC mit PRF über einen Zeitraum von 24 oder 120 Stunden co-inkubiert und die metabolische Aktivität, definierte Faktoren im Überstand (IL-6, CXCL10, VEGF und IDO-2) und die Genexpression ausgewählter Faktoren (MAPK8, MAPK14, IL-6, CXCL10,IDO-1, TNFAIP6, VEGFA, RUNX2 und COL1A) in bis zu drei Messzeitpunkten überprüft. Die Versuche erfolgten vergleichend mit Traumapatienten und gesunden Probanden. Es konnte gezeigt werden, dass Trauma-aktiviertes PRF verglichen mit PRF von gesunden Probanden die metabolische Aktivität von MSC nach 120 Stunden erhöhen kann. Zudem stellten sich erhöhte Werte des inflammatorischen Faktors IL-6 im Überstand bei Traumapatienten nach 24 und 72 Stunden dar, welche bis zum dritten Messzeitpunkt nach 120 Stunden wieder abfielen. Ein ähnlicher Verlauf zeigte sich bei den Messwerten von VEGFA, einem Faktor, welcher eine große Rolle bei der Angiogenese spielt. Über alle Messzeitpunkte hinweg konnten niedrigere Werte in der Genexpression von COL1A und RUNX2 im Vergleich zu den Kontrollmessungen erfasst werden. Die Ergebnisse zeigen, dass im Vergleich zu PRF gesunder Probanden Trauma-aktiviertes PRF die Möglichkeit besitzt, die Proliferation von MSC zu stimulieren. Außerdem wurde beobachtet, dass Trauma-aktiviertes PRF ein inflammatorisches und angiogenetisches Potenzial nach 72 Stunden besitzt, welches nach 120 Stunden allerdings wieder abfällt. Möglicherweise kann durch den Einfluss von MSC der Inflammation entgegengewirkt werden. Ein signifikantes osteogenes Potenzial des Trauma-aktivierten PRFs konnte zu keinem Messzeitpunkt nachgewiesen werden. Inwiefern der Einsatz von MSC in Kombination mit Trauma-aktiviertem PRF die Frakturheilung verbessern kann, konnte in der vorliegenden Studie nicht eindeutig geklärt werden. Es kann allerdings davon ausgegangen werden, dass die Implantation von Trauma-aktiviertem PRF und MSC in den Defekt erst nach Verstreichen einer bestimmten Zeitperiode nach dem Trauma durchgeführt werden sollte. Die Gründe für diese Annahme sind das erhöhte proliferative und verringerte inflammatorische Potenzial im Verlauf. Eine Ursache für das Fehlen der osteogenen Differenzierung der MSC kann der kurze Messzeitraum sein. Weitere Studien sollten folgen, um das Potenzial der Kombination von MSC und Trauma-aktiviertem PRF als therapeutisches Verfahren zu überprüfen.
• Following a fracture, the body usually initiates wound healing via various processes.4 Due to a variety of reasons, the body's own mechanisms may not lead to sufficient healing of the occured defect. In order to fully restore the functionality of the fractured bone, different materials can be used for defect reconstruction. Currently considered gold standard is the transplantation of autologous bone material into the defect. However, this procedure brings the disadvantage of associated risks that arise from tissue harvesting, as well as the scarcity of available material. One research approach for an alternative transplant material uses mesenchymal stem cells (MSCs). These can differentiate into distinct cell types to promote regeneration. Another approach to improve fracture care is the therapeutic use of platelet-rich fibrin (PRF). PRF can be created by simple centrifugation and is rich in platelets and leukocytes. In addition, it can continuously secrete platelet-derived growth factors embedded in the fibrin network. These characteristics are the reason that PRF is considered to have viable wound healing potential. The aim of the research presented here is to elaborate the interaction between MSC and PRF of trauma patients and to verify whether therapeutic use of the combination of MSC and trauma-activated PRF can be viable for the treatment of fractures. For this purpose, MSC were co-incubated with PRF over a period of 24 or 120 hours and their metabolic activity, as well as defined factors in the supernatant and gene expression of selected factors were examined in up to three defined measurement points. The experiments were performed comparatively with trauma patients and a control group of healthy volunteers. It was shown that trauma-activated PRF compared with PRF from healthy patients could actually increase the metabolic activity of MSC after 120 hours. In addition, increased levels of the inflammatory factor IL-6 were found in the supernatant of trauma patients at 24 and 72 hours, which decreased by the third measurement point at 120 hours. A similar trend was seen in the measurements of VEGFA, a factor that plays a major role in the angiogenesis. Lower levels of COL1A and RUNX2 gene expression were detected across all measurement points compared to control measurements. The results indicate that, compared with PRF from healthy subjects, traumaactivated PRF has the ability to stimulate MSC proliferation. Moreover, it was observed that trauma-activated PRF has inflammatory and angiogenic potential at 72 hours, but this potential decreases after 120 hours. It is possible that the influence of MSC may counteract inflammation. A significant osteogenic potential of trauma-activated PRF could not be detected at any measurement time point. The extent to which the use of MSC in combination with trauma-activated PRF can improve fracture healing could not be clearly clarified in the present study. However, it can be assumed that implantation of trauma-activated PRF and MSC into the defect should be performed only after a certain minimum time period post trauma. The reasons for this assumption are the increased proliferative and decreased inflammatory potential over time. One reason for the lack of osteogenic differentiation of MSC may be the short measurement period. Further studies should follow to verify the potential of the combination of MSC and trauma-activated PRF as a therapeutic procedure.