Toll-like Rezeptor 3 vermittelte Pluripotenz gingivaler mesenchymaler Stammzellen

Die Parodontitis ist eine lokal entzündliche Erkrankung mit progressivem Verlauf bis hin zum vollständigen Abbau parodontalen Attachments. Mit einer Morbidität von 95% aller bezahnten Menschen stellt die Parodontitis eine der häufigsten Erkrankungen weltweit dar, sodass der Behandlung und Regeneration des verlorenen Knochens größte Bedeutung zukommt. Parodontale Stammzellen sind der Ausgangspunkt der lokalen zellulären Regeneration. Prominente Vertreter dieser Gruppe sind die gingivalen mesenchymalen Stammzellen (G-MSCs), welche eine einfach zugängliche Stammzellreserve im adulten Organismus bilden. Sie bewiesen in vivo und in vitro bemerkenswerte pluripotente Eigenschaften in Form der Selbsterneuerung und Differenzierbarkeit in multiple Zellentitäten wie Knochen-, Fett- und Knorpelgewebe. Des Weiteren konnten diverse Mustererkennungsrezeptoren in und an den Zellen nachgewiesen werden. Ein prominenter Vertreter dieser Rezeptoren ist Toll-like Rezeptor 3 (TLR3), der intrazellulär/endosomal gelegen durch virale dsRNA aktiviert wird. TLR3 greift über verschiedene Signalwege (Wnt/β-Catenin, NF-κB, IRF3/7) in die Genexpression der Zelle sowie die Expression inflammativer Zytokine ein. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss der Aktivierung von TLR3 mittels des dsRNA Analogon Poly(I:C) HMW auf die pluripotenten Charakteristika der G-MSCs zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde Mischgewebe aus Gingivaexzisaten (n=5) gesunder Patienten kultiviert und G-MSCs via immunomagnetischer Säulenseparation über den Stro-1 Rezeptor isoliert. Nach Charakterisierung gemäß den Richtlinien der International Society for Cellular Therapy (ISCT) und Nachweis der Expression von TLR3 wurden die Kulturen mit Poly(I:C) stimuliert und in Genexpression (RT-qPCR), Phänotyp (Durchflusszytometrie), Zellaktivität (MTT), Koloniebildung (CFU), Proliferation und multilinearer Differenzierung verglichen. Die Aktivierung von TLR3 führte nach 24h zu einer vermehrten Expression von CD73, CD90, CD105 und CD146 sowie höherer metabolische Aktivität und REX-1 Expression. Die Transkripte für NANOG, OCT4A, SOX2, MSX-1 und KLF4 wurden hingegen vermindert und auch CD34 verstärkt exprimiert. CFU und Proliferation waren über 12 Tage vermindert, genau wie die MTT an Tag 6 und 12. Die osteo-/ chondrogenen Differenzierungslinien wurden verstärkt. Wir schließen aus den Erkenntnissen, dass Poly(I:C) initial einen steigernden Einfluss auf die Pluripotenz besitzt, dieser Effekt verschwindet jedoch schnell zugunsten eines starken Differenzierungsimpulses, der besonders die Differenzierung in osteo-chondraler Direktion fördert. Die gewonnenen Erkenntnisse bieten uns einen weiterführenden Einblick in die immunomodulatorischen Verknüpfungen gingivaler Stammzellen und die enge Vergesellschaftung des Mikroenvironments mit dem zellulären regenerativen Potential lokaler Stammzellpopulationen. Langfristig könnte es möglich sein, diese Erkenntnisse zu nutzen, um die parodontale Regeneration durch exogene oder endogene Stimuli zu verstärken und den Gewebeumsatz zugunsten der Regeneration präventiv zu erhöhen.

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