Einleitung: Skelettmuskeltraumata bei Unfällen oder Operationen können zu einer dauerhaften Funktionseinschränkung der Muskulatur führen. Die intrinsische Regenerationskapazität der Skelettmuskulatur ist beschränkt und kann im Besonderen bei ausgeprägten Verletzungen oder Gewebeverlust keine vollständige Wiederherstellung der Muskelmasse und Funktionalität garantieren. Bisherige Therapiestrategien unterstützen die Restitutio nur unzureichend. Bereits in vorangegangenen Studien konnte der positive Effekt von autologen, mesenchymalen Stammzellen auf die Muskelregeneration der Ratte belegt werden. Für eine suffiziente klinische Anwendung ist jedoch die ständige Verfügbarkeit der Zellen eine Grundvoraussetzung. Hier stellen postpartal aus der Plazenta gewonnen PLX- Zellen eine mögliche und effektive Option dar. In dieser Arbeit soll der Einfluss von menschlichen PLX-Zellen auf die Muskelregeneration der Ratte untersucht werden. Methodik: Für den Versuch wurden 40 Sprague Dawley Ratten in zwei Therapie- und zwei Kontrollgruppen unterteilt. Zur besseren Vergleichbarkeit mit vorherigen Studien dieser Arbeitsgruppe erhielten alle Tiere eine Punktion beider Tibiae mit Extraktion von Knochenmark und 14 Tage später die Traumatisierung des linken Musculus soleus unter Aussparung der Gefäß- und Nerveninsertion. Bei je einer Therapie- und Kontrollgruppe wurde unmittelbar nach Trauma die Transplantation der 2,5x106 PLX-Zellen oder von 20 μl einer 0,9%igen NaCl-Lösung ohne Zellen durchgeführt. Die beiden anderen Gruppen erhielten die Transplantation sieben Tage später. Vier Wochen nach Trauma erfolgte die Kraftmessung in Fast-Twitch- und tetanischer Stimulation in vivo sowie die histologische Auswertung aller Gruppen. Ergebnisse: Die sofortige Transplantation der PLX-Zellen führte zu einer signifikanten Verbesserung der Kraft für die Fast-Twitch-Stimulation (p=0,02), jedoch nicht bei tetanischer Stimulation (p=0,18). Nach verzögerter Transplantation war die Kraft sowohl bei Fast- Twitch- (p=0,03), als auch bei Tetanie-Stimulation (p=0,04) signifikant verbessert. Zwischen den Therapiegruppen bestand kein signifikanter Unterschied bei Fast-Twitch- (p=0,6) oder Tetanie-Stimulation (p=0,9). Die histologische Auswertung ergab sowohl für die sofortige (p=0,007), als auch die verzögerte (p=0,002) Transplantation eine signifikant erhöhte Gefäßdichte. Die T-Zellzahl war ebenso für die sofortige (p=0,0002) und verzögerte (p=0,001) Transplantation signifikant erhöht. Gewebsmakrophagen waren nach verzögerter Transplantation (p=0,016), jedoch nicht nach sofortiger Transplantation (p=0,054) vermehrt nachzuweisen. Der Anteil der Fast Myosin Heavy Chain-positiven Muskelfasern war signifikant erhöht nach einer verzögerten Transplantation (p=0,04). Nach sofortiger Transplantation sahen wir keinen signifikanten Unterschied zur Kontrollgruppe (p=0,33). Schlussfolgerung: In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sowohl die sofortige als auch die verzögerte Transplantation von menschlichen PLX-Zellen in den traumatisierten Rattenmuskel einen positiven Effekt auf die Muskelregeneration hat. Somit stellen PLX- Zellen eine ständig verfügbare Therapieoption dar. Eine Translation in die klinische Anwendung sowie eine weitere Differenzierung der Wirkungsweise ist in weiteren Studien zu untersuchen.
Introduction: Skeletal muscle trauma caused by accidents or surgery may lead to a permanent impaired muscle function. The intrinsic regenerative capacity of skeletal muscle is very limited and therapeutic strategies used so far are insufficient. By previous studies a positive effect of autologous mesenchymal stem cells on the regeneration of damaged skeletal muscle in rats was shown. For a wider clinical approach and availability on demand an off- the-shelf product is needed since harvesting and expanding the cells is rather time consuming. PLX-cells harvested from human placenta seem to be an alternate therapeutic option. The goal of this study was to investigate the effects of human PLX-cells on the skeletal muscle regeneration in rats. Methods: For this study 40 Sprague Dawley rats were divided into two therapy groups and two sham groups. For a better comparability to previous studies all rats underwent a cannulation of both tibiae and bone marrow extraction. 14 days after, the left soleus muscle received an open crush trauma while preserving the insertion of the neurovascular bundle. One therapy and one sham group obtained their transplantation with 2.5x106 PLX-cells or 20 μl saline immediately after the trauma. The other groups underwent transplantation seven days later. Four weeks after the trauma in vivo functional muscle testing and a histological analysis were performed. Results: After immediate application of PLX-cells a significant improvement in muscle force for fast-twitch stimulation (p=0,02) but not for tetanic stimulation (p=0,18) was observed. For groups that received a delayed transplantation muscle force was significantly higher for both fast-twitch (p=0,03) and tetanic stimulation (p=0,04). Between the therapy groups there was no significant difference after fast-twitch (p=0,6) or tetanic stimulation (p=0,9). The histological analysis showed a significantly higher vessel density after immediate (p=0,007) and delayed (p=0,002) transplantation. Moreover, the T-cell-count was significantly higher for immediate (p=0,0002) and delayed (p=0,001) application of PLX-cells. For the delayed administration a significant difference for tissue macrophages (p=0,016) and Fast Myosin Heavy Chain-positive muscle fibers (p=0,014) was observed. Groups that underwent an immediate application of PLX-cells showed no significant difference in tissue macrophages count (p=0,054) and fast Myosin Heavy Chain-positive muscle fibers (p=0,33). Conclusion: Hereby the positive effects of an immediate and delayed application of human PLX-cells after trauma of skeletal muscle in rats was shown. Therefore PLX-cells seem to be a promising and constantly available therapeutic option. Further investigations on the effects and the clinical utilization are necessary.
