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Fragestellung: Durch den Einsatz von Mikrosphären ist eine kontrollierte Freisetzung von Wachstumsfaktoren im Gewebe möglich. Nachdem in-vitro bereits vielversprechende Ergebnisse erzielt werden konnten, wurde dieses Freisetzungssystem im Nacktmaus-Modell überprüft.

Methodik: Humane Chondrozyten wurden aus arthrotischen Kniegelenken gewonnen und in definierter Zellzahl (2 x 10^5 Zellen/ml) in eine 3D Matrix (Kollagen Typ-I Gel) eingebracht. In diese Matrix wurden zusätzlich mit BMP-7 (OP-1) beladene Mikrosphären (hergestellt aus PLGA) in definierter Menge eingebracht, so dass im Gewebe eine Konzentration von 500 ng/ml erreicht wurde. Als Kontrollgruppe wurden Zell-Matrix-Konstrukte mit unbeladenen Mikrosphären (d.h. ohne Wachstumsfaktoren) mitgeführt. Die beladenen Zell-Matrix-Konstrukte (Volumen 1 ml) wurden in einer Operation subkutan im Bereich des Rückens von Nacktmäusen (N=10) implantiert und über einen Zeitraum von 6 Wochen belassen, bevor die Proben entnommen wurden. Anschließend wurden als Bestimmungsmethoden durchgeführt: Histologie (HE- und Safranin O-Färbungen), Immunhistochemie (Nachweis von Kollagen Typ II, Ki-67 als Proliferations Assay), quantitative PCR (Bestimmung der Aggrecan-, Col-I, Col-II, TNFα und IL-1β Expression). Durch rechnergestützte Auszählung von Pixeln konnte eine Quantifizierung der histologischen Ergebnisse vorgenommen werden.

Ergebnisse: Makroskopisch konnten nach der Kultivierung keine Veränderungen zwischen den beiden Gruppen beobachtete werden. Immunhistochemisch zeigte sich insbesondere in der perizellulären Region ein vermehrtes Anfärben für Col-II, während das in der interterritorialen Matrix schwächer ausfiel. Das Auszählen der Pixel-Zahlen erbrachte aber statistisch keinen signifikanten Unterschied zwischen Verum- und Kontrollgruppe. Bei der Auswertung der RT-PCR Ergebnisse fand sich für Col-II in der Verum-Gruppe im Mittel ein Anstieg um das 1,8-fache, für Col-I einen Abfall um das 7,6-fache. Die TNFα und IL-1β Genexpressionen zeigten einen Abfall in der Verum-Gruppe um das 3- bzw. 9-fache. Unterschiede hinsichtlich der Zellproliferation zwischen den beiden Gruppen konnten nicht beobachtet werden.

Schlussfolgerungen: Insgesamt fielen die immunhistochemischen Unterschiede zwischen der Verum- und der Kontrollgruppe geringer aus, als es die Ergebnisse der in-vitro Untersuchungen vermuten ließen. Insbesondere die RT-PCR Ergebnisse zeigten allerdings einen deutlichen Abfall der untersuchten inflammatorischen Markergene, während die Genexpression der untersuchten Gene des Matrix-Turnovers Hinweise auf eine verbesserte zelluläre Differenzierung geben.