Indication-Specific Effect of a Phytotherapeutic Remedy on Human Fetal Osteoblastic Cells: An in vitro Analysis

Background: Impaired fracture healing is a recurring interdisciplinary medical challenge. Alternative treatment concepts, apart from conventional medicine, are popular, but scientific evidence on their effects is still lacking. Plant-derived substances are widely assumed to support bone homeostasis. To clarify the effects on bone healing mechanisms, a commercially available, homeopathic-spagyric remedy, containing inter alia two herbal substances with assumed osteogenic potential, equisetum arvense and bellis perennis, was analyzed.

Methods: Human fetal osteoblastic (hFOB) 1.19 cells were incubated with the test substance in serial dilutions from 10 to 0.00001%. Cell viability has been evaluated through ATP level (CTG assay) and MTT tetrazolium reduction. Cell proliferation was analyzed by BrdU incorporation and cell migration by wound healing assay (WHA) via image analysis. Additionally, determination of the expression of key genes via real-time PCR and proteins via proteome array for inflammation, cell proliferation, and angiogenesis were performed.

Results: An incubation of hFOB 1.19 cells with the test substance for 24/72 h showed no reduction in cell number, viability, or proliferation. Cell migration was unimpaired. The test substance induced inflammatory genes and growth factors along with genes of osseous regeneration (ALP, Col1, IL-1α, IL-6, IL-8, IL-10, Osteocalcin, Osteonectin, RUMX2, TGF, VEGFA). Increased protein expression was found in multiple cytokines, chemokines, and acute phase proteins.

Conclusion: The test substance did not impair cell vitality parameters (MTT, CTG, BrdU, and WHA). A tendency to activate growth factors, bone regeneration genes, and proteins was shown for osteoblasts, indicating a possible positive effect on osteogenic processes.

<title>Hintergrund</title>Störungen des komplexen Prozesses der Knochenheilung stellen auch heutzutage noch eine interdisziplinäre Herausforderung dar. Es existieren zahlreiche alternative Therapiekonzepte, deren Evidenz jedoch häufig nicht belegt ist. Es wird davon ausgegangen, dass pflanzliche Substanzen die Knochenheilung unterstützen können. Wir analysierten die Wirkung eines kommerziellen, homeopathisch-spagyrischen Heilmittels, welches unter anderen zwei Pflanzenstoffe enthält, denen ein osteogenes Potential zugeschrieben wird (<italic>Equisetum arvense</italic> und <italic>Bellis perennis</italic>).<title>Methoden</title>Es erfolgte eine Inkubation humaner fetaler Osteoblastenzellen (hFOB 1.19) mit der Testsubstanz in absteigender Verdünnung von 10 bis 0.00001%. Die Zellvitalität wurde anhand der Zellzahlbestimmung durch ATP-abhängige metabolische Aktivität mittels CellTiter-Glo® (CTG) Test sowie durch Tetrazolium Reduktion (MTT) evaluiert. Die Zellproliferation wurde durch Inkorporation von Bromdesoxyuridin (BrdU) in die DNA aktiver Zellen analysiert. Der Wound Healing Assay (WHA) diente der Quantifizierung der Zellmigration. Zusätzlich wurde die Expression bestimmter Schlüsselgene mittels real-time PCR und die Proteinexpression via proteom array für Inflammation, Zellproliferation und Angiogenese erhoben.<title>Ergebnisse</title>Die Inkubation von hFOB 1.19 mit der Testsubstanz für 24/72 Stunden führte zu keiner Reduktion von Zellzahl, -vitalität oder -proliferation. Auch die Zellmigration war unbeeinträchtigt. Es zeigte sich eine Induktion inflammatorischer Gene, Wachstumsfaktoren sowie Genen der knöchernen Regeneration (ALP, Col1, IL-1α, <italic>IL-6, IL-8, IL-10, Osteocalcin, Osteonectin, RUMX2, TGF</italic>, VEGFA). Verschiedene Zytokine, Chemokine und Akute Phase Proteine wurden vermehrt exprimiert.<title>Schlussfolgerung</title>Die Testsubstanz hatte keine negativen Auswirkungen auf die gemessenen Zellvitalitätsparameter (MTT, CTG, BrdU and WHA). Es zeigte sich eine Aktivierungstendenz für Wachstumsfaktoren, Gene und Proteine der Knochenregeneration, die auf einen möglichen positiven Effekt der Substanz auf den Prozess des Knochenheilung hinweisen.