Detection of Differentially Expressed Genes in Particle Disease using Array-Filter Analysis / Nachweis von differenziert expremierten Genen durch die Array-Filter-Analyse bei der Partikelkrankheit

Abstract

Key words; Particle disease -septic and aseptic loosening -total joint replacement -array filter analysisThe precise cellular mechariism qf psteolysis in particle disease is still unknown. The aim of the study was to screen for new gene products in macrophages during particle contact. Method: In an established macrophage model THPl-cells (human monocytic cells) were different iated under the influence of vitamin D3 and GM-CSF into macrophage-like cells (MLC). MLCs were incubated each with different concentrations of polyethylen particles, Lipopolysaccharids (LPS) and controls. isolatecl RNA was transcribed into complemeritary radioactive 32 P labeled cDNA. This probe was hybridised on an human cDNA expression array and analysed by autoradiography. To obtain a more reliable method quantifying mRNA, the reverse transcriptase polymerase chain reactioh (KT-PCR) was used. Results: The arrays showed an upregulation of the following genes by particles: TNF-Rezeptor 2, IL-1 Receptor Antagonist, Bone Morphogenic Protein 4 and HM 145. This was proven three times using RT-PCR and statistically significant in comparison to the controls. LPS induced the same upregulation except for HM145 whereas particles caused downregulation of this mRNA expression. Conclusion: Qur results prpve that the model of differentiated THP-1 cells treated with PE particles is a suitable System to analyse differential gene expression patterns, since the induction of the major positive control genes TNF a and iLl« were detected by this approach. BMP 4 is known äs Signal protein which mediates ectopic bone lormation and can also be interpreted äs a contra regulatory gene. HM 145 belongs to the leukocyte chemotactic peptide receptor family. HM 145 seems to be one of the first genes that is enhanced along the septical pathway but less expressed by contact with particles. Analysis of HM 145 expression might help to diagnose septic versus aseptic loosening of prosthesis.Schlüsselwörter. Partikelkrankheit, septische und aseptische Prothesesenlockerung, Totalendoprothese, Analyse von Genprodukten Der zelluläre Mechanismus der Knochenresorption bei der Partikelkrankheit ist unbekannt. Das Ziel der Studie war es, nach neuen Genprodukten zu suchen, die nach Kontakt mit Abriebpartikeln von Mafcrophagen gebildet werden. Methode: In einem etablierten Makrophagenmodell konnten THP-1-Zellen unter dem Einfluß von Vitamin D3 und GM-CSF in Makrophagen-ähnliche Zellen (MäZ) differenziert werden. Die MäZ wurden mit PE-Partikeln und" Lipopolysacchariden (LPS) inkubiert. Die nach Partikelkontakt gebildete mRNA wurde isoliert und in radioaktive 32 P markierte cDNA transkribiert. Danach wurde ein cDNA-Expressions-Array durchgeführt und mit Autoradiographie analysiert. Als zusätzliche Methode wurde eine RT-PCR (reverse transcriptase polymerase chain reaction) angewandt, um die Ergebnisse des Arrays zu überprüfen. Ergebnisse: Der Array zeigte folgende Gene nach Partikelkontakt hochreguliert: TNFRezeptor 2, IL-1-Rezeptor Antagonist, Bone-Morphogenic Protein (BMP) 4 sowie HM 14...