title: Traction force analysis im primary osteoblasts and sarcoma cells at rest and under mechanical stimulation
title: Zugkraftvergleichsanalyse von primären Osteoblasten und Osteosarkomzellen in Ruhe und nach mechanischer Belastung
Creators: name: Schmenn, Tobias
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2013
Subjects: Osteoblasten
Osteosarkom
Knochen
Fluorescence microscopy
Zugkraftanalyse
Zugkraft
Traction force
Knochenstoffwechsel
Osteosarkomzellen
Fluoreszensmikroskopie
Medizin, Gesundheit
Sarcoma cells
Osteoblasts

description: Reorganization processes of the
      bone (Remodeling) take place during the complete life.
      Despite intensive researches in the area of Mechanosensing,
      passing and reaction, the exact mechanism of the
      Mechanotransduction is unsolved in wide areas. It was
      intention of the work to watch the behavior of bone cells
      with the help of the traction force microscopy in rest and
      after a mechanical stimulation by stretching. The results
      should help to understand the mechanisms of the mechanical
      transduction and represent a comparison between osteoblasts
      and osteosarcoma cells simultaneously. For the calculation of
      the traction forces the cells were sowed on malleable
      polyacrylamide gels. By the fluorescence particles available
      in the gels the distortion of the gels caused by the cell was
      determined and the traction forces could be calculated. After
      observation of the cell lines at rest a stretch stimulus with
      6000µStrain (corresponds with a stretching of 0.6%) and a
      frequency of 10 Hz for 2 seconds was applied and the
      chronological sequence of the traction forces was observed.
      At the observation of the cells at rest a significant
      difference in the traction forces could be proved between the
      osteoblasts and the osteosarcoma cells. So the watched
      sarcoma cells generated considerably lower traction forces.
      After a mechanical stimulation by stretching no clear
      reaction of the traction forces could be demonstrated in the
      two cell populations. Four different reaction types could be
      proved in the group of the osteoblasts (n = 23). Besides a
      sudden strength loss in 8 cells, further 3 cells showed a
      slow strength decrease, 4 cells a slow strength increase and
      7 cells showed no reaction. In the group of the osteosarcoma
      cells MG 63 (n = 18) the majority of the cases (n = 13)
      showed no reaction, 3 cells reacted with a slow strength
      decrease and 2 cells with a slow strength increase. So both
      osteoblasts and osteosarcoma cells don't react to an outer
      mechanical attraction uniformly. Focal adhesions and their
      composition could play a leading role as a cause for this
      phenomenon and for the different reactions between the cell
      populations. A feedback system between external and
      internally generated forces in the course of the mechanical
      transduction seems very probable.
description: Absicht der Arbeit war es, mit
      Hilfe der Zugkraftmikroskopie das Verhalten von Knochenzellen
      in Ruhe und nach mechanischem Reiz durch Dehnung zu
      beobachten. Die vorliegenden Ergebnisse sollen dazu
      beitragen, die Mechanismen der Mechanotransduktion besser zu
      verstehen und gleichzeitig einen Vergleich zwischen
      Osteoblasten und Osteosarkomzellen darstellen. Zur Berechnung
      der Zugkräfte wurden die Zellen auf kollagenisierten und
      verformbaren Polyacrylamidgelen ausgesät. Durch die in den
      Gelen vorhandenen Fluoreszenzpartikel konnten die durch die
      Zelle hervorgerufene Deformation der Gele bestimmt und die
      Zugkräfte berechnet werden. Nach Beobachtung der Zelllinien
      in Ruhe wurde ein Dehnungsreiz mit 6000 μStrain (entspricht
      einer Dehnung von 0,6%) und einer Frequenz von 10Hz für 2
      Sekunden appliziert und anschließend der zeitliche Verlauf
      der Zugkräfte beobachtet. Bei der Beobachtung der Zellen in
      Ruhe konnte im Vergleich der Osteoblasten mit den
      Osteosarkomzellen ein signifikanter Unterschied in den
      Zugkräften nachgewiesen werden. So generierten die
      beobachteten Sarkomzellen deutlich geringere Zugkräfte. Nach
      mechanischer Stimulation durch Dehnung zeigte sich keine
      eindeutige Reaktion der Zugkräfte in beiden Zellpopulationen.
      In der Gruppe der Osteoblasten (n=23) konnten vier
      verschiedene Reaktionstypen nachgewiesen werden. Neben einem
      plötzlichen Kraftverlust bei 8 Zellen kam es bei weiteren 3
      Zellen zu einer langsamen Kraftabnahme, bei 4 Zellen zu einer
      langsamen Kraftzunahme und bei 7 Zellen zu keiner Reaktion.
      In der Gruppe der Osteosarkomzellen MG-63 (n = 18) zeigte
      sich in der Mehrheit der Fälle keine Reaktion (n=13), bei 3
      Zellen eine langsame Kraftabnahme, bei 2 Zellen eine langsame
      Kraftzunahme. Sowohl Osteoblasten als auch Osteosarkomzellen
      reagieren also nicht uniform auf einen äußeren mechanischen
      Reiz. Als Ursache dessen und der Kraft- und
      Reaktionsunterschiede zwischen den Zellpopulationen könnten
      fokale Adhäsionen und deren Zusammensetzung ein führende
      Rolle spielen. Ein Feedbacksystem zwischen externer und
      intern generierter Kraft im Zuge der Mechanotransduktion
      scheint sehr wahrscheinlich.