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Einleitung: Die Regeneration von Knorpeldefekten stellt in der Klinik ein Problem dar. Sowohl Knorpeltransplantate als auch im Labor generierte Knorpelkonstrukte weisen eine starke Degeneration unter Belastung auf. Häufig mangelt es vor Ort an einer ausreichenden regenerativen Eigenkapazität des eingebrachten Gewebes. Eine Möglichkeit die endogene Regeneration zu optimieren stellt der Einsatz von Wachstumsfaktoren dar, die über einen verlängerten Zeitraum kontrolliert freigesetzt werden. So konnte gezeigt werden, dass durch gesteuerte Freisetzung von BMP-7 (OP-1) in-vitro eine gesteigerte Expression knorpel-spezifischer Matrix-Bestandteile (Kollagen Typ-II und Proteoglycane) erzielt werden kann. Ziel der vorliegenden Untersuchung war daher die Evaluation der in-vitro Daten in einem geeigneten in vivo Modell.

Material und Methode: Im Rahmen endoprothetischer Eingriffe am Kniegelenk wurden humane Chondrozyten extrahiert und in Kultur gegeben, die dann in definierter Zahl (2 x 10⁵ Zellen/ml) in ein Kollagen Typ-I Gel eingebracht wurden. In das Gel wurden zusätzlich PLGA-(Polylactid) Mikrosphären appliziert, die mit BMP-7 (500 ng/ml Gel) beladen waren (Gruppe 1). Die Mikropartikel hatten eine mittlere Größe von 50 μm. Die kontrollierte Freisetzung von BMP-7 aus den Mikrosphären konnte in in-vitro Studien nachgewiesen werden. Das beladene Kollagen-Gel wurde subkutan in ein Nacktmaus-Modell (BALBc-Mäuse) implantiert. Als Kontrollgruppen dienten ein solitäres Kollagen I Gel (Gruppe 2), sowie ein Kollagen I Gel, das mit nativen Mikrosphären (Gruppe 3) beladen war. Nach 6 Wochen erfolgte die Opferung dieser 12 Tiere. Die Proben wurden in Paraffin eingebettet und der histologischen (HE- und Safranin-O Färbungen), immunhistochemischen (COL-II), sowie molekularbiologischen (RT-PCR zum Nachweis der Genexpression für COL-II und Aggrecan) Untersuchung zugeführt.

Ergebnisse: Gruppe 1 wies zum Untersuchungszeitpunkt eine gesteigerte Expression von Coll-II auf (Median bei 0,242 fg / fg ß-Aktin), während diese in den beiden Kontrollgruppen mit 0,134 fg bzw. 0,131 fg / fg ß-Aktin deutlich niedriger lag. Bei den Vergleichen der histologischen und immunhistochemischen Färbungen konnte ein vermehrtes Anfärben in der Verum Gruppe für COL-II und Proteoglycane beobachtet werden. In einer semiquantitativen Analyse zeigten sich keine statistisch signifikanten Werte.

Zusammenfassung: Die Erwartungen, die durch die in-vitro Versuche in eine kontrollierte Freisetzung von BMP-7 auf die knorpelige Differenzierung gesetzt wurden, konnten in vivo nicht bestätigt werden. Trotz einer erhöhten Expression von Collagen II konnten histologisch keine signifikanten Unterschiede dargestellt werden. Eine mögliche Erklärung könnte in der beschleunigten Freisetzung innerhalb einer biologischen Umgebung liegen. Darüber hinaus müssen Kollagen I Träger bei der knorpeligen Regeneration in vivo kritisch betrachtet