In vivo tsoledronaatin ja murtuman vaikutus rotan mesenkymaalisten kantasolujen ex vivo jakautumiseen ja erilaistumiseen osteoblasteiksi

Abstract

Bisfosfonaatit, kuten tsoledronaatti, estävät osteoklastien toimintaa, minkä takia niitä käytetään osteoporoosin hoidossa. Bisfosfonaattien on havaittu vaikuttavan myös osteoblasteihin, mutta tämän vaikutuksen merkitys on epäselvä. In vitro pienet pitoisuudet lisäävät mesenkymaalisten kantasolujen (MSC) erilaistumista osteoblasteiksi, kun taas suuret pitoisuudet ovat osteoblasteille haitallisia; in vivo on aihetta tutkittu vähemmän. Turun yliopistossa luututkimusryhmä tutki vuonna 2006 rotilla in vivo annetun tsoledronaattihoidon ja bioaktiivisen lasin vaikutusta luupuutoksen luutumiseen. Luuydinnäytteistä eristettiin myös MSC:ia, joita erilaistettiin osteoblasteiksi. Alustavien tulosten mukaan tsoledronaatti lisäsi erilaistumista, mutta näytteiden määrä oli liian pieni kattaviin tilastollisiin analyyseihin.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli vahvistaa tai kumota tuo alustava havainto, tutkimalla tsoledronaattihoidon vaikutusta mesenkymaalisten kantasolujen jakautumiseen ja erilaistumiseen luunmurtuman yhteydessä. Lisäksi selvitettiin erilaisten annostelumuotojen merkitystä. 31 rotalle tehtiin reisiluun keskidiafyysiin suljettu murtuma, ja 19 jäi intaktiksi. Tsoledronaatti annosteltiin ihonalaisesti joko kerta-annoksena tai viikoittain seitsemän viikon ajan osteoporoosin kliinistä hoitoannosta vastaavin annoksin. Kontrollina toimi keittosuolapistos. Kahdeksan viikon kuluttua murtumasta rotat lopetettiin. Murretun reisiluun paranemista arvioitiin röntgenkuvin sekä μCT-mittauksella. Sääriluiden ja murtamattoman puolen reisiluun luuytimestä eristettiin MSC:ja, joita kasvatettiin soluviljelmässä ja erilaistettiin osteoblasteiksi. Erilaistumista arvioitiin mittaamalla ALP-aktiivisuus sekä värjäämällä ALP ja mineralisoituminen. Seeruminäytteistä määritettiin luunmuodostuksesta kertova PINP ja resorp-tiomerkkiaine CTx.

Hypoteesimme mukaisesti viikoittain annosteltu tsoledronaatti lisäsi mesenkymaalisten kantasolujen jakaantumista soluviljelmässä; myös kerta-annoksen vaikutuksessa havaittiin vastaava trendi, joskaan ei tilastollisesti merkitsevä. Tsoledronaatti ei kuitenkaan lisännyt MSC:ien erilaistumista. Luunmurtumalla ei ollut vaikutusta solujen erilaistumiseen tai jakaantumiseen. MSC:jen erilaistuminen korreloi positiivisesti PINP-tasoihin ja negatiivisesti CTx-tasoihin, mikä on havaintona uusi. Tulostemme mukaan siis in vivo annettu tsoledronaatti vaikuttaa murtumasta riippumatta mesenkymaalisiin kantasoluihin