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Fragestellung: Die Verwendung von Microsphären ermöglicht eine kontrollierte Freisetzung von Wachstumsfaktoren bei der Kultivierung von humanen Chondrozyten. Untersucht wird die Regulation von wichtigen Entzündungsmediatoren durch die kontrollierte Freisetzung von BMP-7 (OP-1).

Methodik: Humane Chondrozyten wurden aus arthrotischen Kniegelenken gewonnen und in definierter Zellzahl (2 x 105 Zellen / ml) in ein Kollagen Typ-I Gel eingebracht. Zusätzlich wurden in die Matrix mit BMP-7 beladene Mikrosphären eingebracht, die aus PLGA (Lactid) mit einer mittleren Größe von 50 µm hergestellt waren. Eine gleiche Anzahl an Proben ohne Sphären (N = 20) wurde in der Kontrollgruppe mit geführt. Die Kultivierung erfolgte unter standardisierten Bedingungen über definierte Zeiträume bis zu 14 Tagen. Als Bestimmungsmethoden wurden durchgeführt: Histologie (Safranin O-Färbung zum Nachweis von Proteoglycanen), Immunhistochemie (Nachweis von Kollagen Typ II, von IL-1ß, IL-6, TNF-a), quantitative PCR mittels LightCycler (Bestimmung der IL-1ß-, IL-6- und TNF-a-Expression). Durch rechnergestützte Auszählung von Pixeln konnte eine Quantifizierung der histologischen Ergebnisse vorgenommen werden.

Ergebnisse: Erzielt wurde eine gleichmäßige Verteilung der Microsphären in dem Zell-Matrix-Konstrukt. Durch die Freisetzung wurde eine Konzentration von 50 ng BMP-7/ml erreicht. Histologisch bzw. immunhistochemisch fand sich in der Behandlungsgruppe eine Zunahme von Col-II und von Proteoglycanen, die einen statistisch signifikanten Unterschied zeigte (p = 0,02 bzw. p = 0,009). Parallel dazu fand sich in der Behandlungsgruppe nach einer Kultivierungsdauer von 14 Tagen eine Abnahme der IL-1ß Expression um 73%, der TNF-a Expression um 78%, während wir für IL-6 eine Zunahme um 112% beobachteten. Ein damit korrelierender Protein-Nachweis gelang mittels Immunhistochemie.

Schlussfolgerung: Durch die Verwendung von mit BMP-7 beladenen Mikrosphären konnten wir eine vermehrte Konzentration von Kollagen Typ-II und Proteoglycanen beobachten. Unsere Daten lassen einen engen Zusammenhang zwischen der verbesserten Matrix-Produktion und der veränderten Expression von Entzündungs-Mediatoren erkennen.