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Fragestellung: Prostaglandin E2 (PGE2) ist ein durch die Cyclooxygenase (COX) synthetisiertes Signalmolekül mit kontextabhängiger Funktion. Abseits der immunmodulatorischen Rolle zeigten Mausstudien, dass PGE2 für die Funktion skelettaler Stammzellen essenziell ist, da diese durch COX-Inhibition mittels nichtsteroidaler Antirheumatika (NSAR) beeinträchtigt werden kann. NSAR sind in der Osteoarthrose (OA)-Analgesie weit verbreitet, wenngleich Kohortenstudien nahelegten, dass der Langzeiteinsatz die OA-Pathologie beschleunigen kann. Interessanterweise sekretieren OA-Chondrozyten vermehrt PGE2, ein Arthrose-Aspekt, der wie viele andere von mesenchymalen Stromazellen (MSC) während der In-vitro-Chondrogenese phänokopiert wird. Ziel war es, Ursache und Wirkung von hoher PGE2-Sekretion für die Knorpelneogenese und -pathologie im Modell der MSC-in-vitro-Chondrogenese zu untersuchen und somit nachteilige Effekte der OA-Analgesie aufzudecken.

Methodik: Humane Knochenmark-MSC wurden unter TGFβ-Stimulation (10 ng/mL) während der Chondrogenese mit PGE2 (1 μM), dem COX2-Inhibitor Celecoxib (0,5 μM) bzw. den PGE2-Rezeptorantagonisten AH23848 oder AH6809 (10 μM), oder DMSO als Kontrolle behandelt (n=3 bzw. 2 für AH23848). Beurteilungskriterien waren Proteoglykanablagerung (Histologie), Expression von Knorpel- und Hypertrophiemarkern (qPCR) sowie ALP-Aktivität im Überstand an Tag 42. PGE2-Sekretion wurde nach TGFβ-Entzug (ab Tag 21, n=2) oder WNT-Inhibition (2μM IWP-2 ab Tag 14; n=3) via ELISA gemessen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Ein abrupter Rückgang der PGE2-Sekretion durch TGFβ-Entzug oder WNT-Inhibition identifizierte beide Signalwege als aktive PGE2-Treiber. Homogene Proteoglykanablagerung und starker COL2A1-Anstieg zeigten, dass die MSC-Chondrogenese durch PGE2-Modulation nicht beeinträchtigt wurde. Während PGE2 die Expression der Hypertrophiemarker COL10A1, ALPL, IBSP und SPP1 gegenüber der DMSO-Kontrolle signifikant reduzierte, zeigten die Inhibitoren gegenteilige Effekte und steigerten die untersuchten Marker, wenn auch teilweise nur tendenziell. Zusätzlich verringerte PGE2 die ALP-Aktivität im Überstand signifikant (3,2-fach), wohingegen Celecoxib und AH6809 eine z.T. leichte, aber signifikante und AH23848 eine tendenzielle Erhöhung (1,1-fach, 2,0-fach, bzw. 2,0-fach) bewirkten. Dies identifizierte PGE2 als wichtigen Regulator der Chondrozytenhypertrophie.

Obwohl TGFβ und WNT proarthrotische Signalwege sind, induzieren sie mit PGE2 offensichtlich einen antihypertrophen Faktor, der pathologischen Zellveränderungen entgegenwirken kann. Reduktion dieses Rettungsmechanismus durch COX-inhibierende NSAR birgt also die Gefahr die OA-Progression zu beschleunigen, was zur Anpassung der OA-Analgesie auffordert.

Abbildung 1 [Abb. 1]