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Transmissions-Elektronen-Mikroskopische Beurteilung des Kollagengerüstes von degenerierten Menisken - eine Untersuchung an jungen und alten porcinen Menisken.
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Authors
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M. Kreinest
- OUZ, Universitätsmedizin Mannheim, Labor für Biomechanik und experimentelle Orthopädie, Medizinische Fakultät Mannheim, Universität Heidelberg, Mannheim, Germany
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G. Reisig
- OUZ, Universitätsmedizin Mannheim, Labor für Biomechanik und experimentelle Orthopädie, Medizinische Fakultät Mannheim, Universität Heidelberg, Mannheim, Germany
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P. Lipp
- Universitätsklinikum des Saarlandes, Institut für Molekulare Zellbiologie, Medizinische Fakultät, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar, Germany
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B. Leis
- Universitätsklinikum des Saarlandes, Institut für Anatomie und Zellbiologie, Medizinische Fakultät, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar, Germany
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G. Wennemuth
- Universitätsklinikum des Saarlandes, Institut für Anatomie und Zellbiologie, Medizinische Fakultät, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar, Germany
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M.L. Schwarz
- OUZ, Universitätsmedizin Mannheim, Labor für Biomechanik und experimentelle Orthopädie, Medizinische Fakultät Mannheim, Universität Heidelberg, Mannheim, Germany
| Published: | October 18, 2011 |
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Fragestellung: Das Schwein ist in der biomedizinischen Forschung ein etabliertes Großtiermodell, dessen Kollagenstruktur (im hyalinen Gelenkknorpel) der humanen ähnlich ist [1]. Als Tiermodell für degenerierte Menisken ist es bisher nicht beschrieben. Ziel der vorliegenden Studie war die Analyse des Kollagenfasergerüstes von alten, degenerierten, porcinen Menisken im Vergleich zu einer jungen, nicht degenerierten Kontrollgruppe.
Methodik: Aus jungen (n=8; Alter: 5 Monate), makroskopisch gesunden und alten (n=8; 5 Jahre), makroskopisch degenerierten, porcinen Kniegelenken wurden die medialen Menisken isoliert. Aus der Pars intermedia wurden Querschnitte für die Histologie (Hämatoxylin/Eosin, Sirius red) und die Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM, TECNAI BioTwin 10, FEI, Eindhoven, NL) angefertigt. Das verbleibende Meniskusgewebe wurde mittels quantitativer Echtzeit-PCR (Farbstoff: SYBR-Green, Cycler: Mx3005, Stratagene, Waldbronn, D) auf das relative Expressionsprofil des extrazellularmatrix-bildenden Gens Kollagen-1 untersucht (Normalisierung auf β-Actin). Die Bestimmung des meniskalen Degenerationsgrades erfolgte durch ein vierstufiges histologie-basiertes Scoring-System [2], die Veränderungen des Kollagenfasergerüstes wurden anhand eines achtstufigen TEM-basierten Scoring-Systems [3] beschrieben.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Das histologische Scoring ergab einen Degenerationsgrad von 0 („normale Morphologie“; Median: 0,0; Range: 0-1) für die jungen Menisken, während die alten Menisken eine Degeneration 2. Grades („mäßige Degeneration“; Median: 2,0; Range: 2-3) aufwiesen. Die quantitative Echtzeit-PCR ergab eine signifikante Reduzierung der Gen-Expression von Kollagen-1A1 (mittlere Expression: 3,1±2,1% vs. 23,0±16,8%; p=0,012) und damit Hinweise auf Veränderungen der Kollagenstruktur im degenerierten Meniskus. Die TEM-Analyse des Kollagenfasergerüstes zeigte eine „moderate bis hochgradige“ Zerstörung der Kollagenstruktur in den degenerierten Menisken, welche im Vergleich zu den nicht degenerierten Menisken („normale Struktur“) signifikant erhöht ist (Median: 4,5 vs. 1,0 Scoring-Punkt; p=0,012). Wir konnten in der histologischen Auswertung (konventionelle Durchlichttechnik) der kollagen-spezifischen Sirius red-Färbung keine eindeutigen Veränderungen des Kollagengerüstes erkennen. Zusammenfassend konnte die vorliegende Studie den alten, porcinen Meniskus als Degenerations-Modell bestätigen. Mittels TEM-Analyse konnten Veränderungen des Kollagenfasergerüstes dargestellt werden.
