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68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten

19. bis 23.10.2004, Berlin

Unterschiede in der Telomerbiologie humaner Chondrozyten und mesenchymaler Progenitorzellen

Meeting Abstract (DGU 2004)

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  • presenting/speaker B. Kinner - Klinikum der Universität Regensburg, Unfallchirurgie, Regensburg
  • A. Brandl - Klinikum der Universität Regensburg, Unfallchirurgie, Regensburg
  • M. Nerlich - Klinikum der Universität Regensburg, Unfallchirurgie, Regensburg
  • P. Angele - Klinikum der Universität Regensburg, Unfallchirurgie, Regensburg

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 19.-23.10.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dguN7-353

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2004/04dgu0689.shtml

Veröffentlicht: 19. Oktober 2004

© 2004 Kinner et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

Die Zelltherapie für Knorpeldefekte gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die hierfür notwendige Zellexpansion von Chondrozyten in vitro führt zu einem signifikanten Alterungsprozess [1]. Dieser findet Ausdruck in einer Verkürzung der Telomere [2]. Mesenchymale Stammzellen (hMSC) stellen eine alternative Zellquelle dar [3]. Bei diesen Zellen sollte die Telomerlänge über viele Passagen konstant bleiben.

Ziel dieser Untersuchung war ein Vergleich der Telomerbiologie humaner Chondrozyten und mesenchymaler Progenitorzellen (hMPC), die nach der Friedensteinmethode isoliert wurden.

Methoden

Gelenkknorpel wurde von 7 Patienten, die einer Gelenkersatzoperation unterzogen wurden, Knochenmark von 4 Patienten im Rahmen autologer Spongiosatransplantationen vom Beckenkamm, gewonnen. Nach Isolieren der Zellen unter Verwendung etablierter Verfahren erfolgte die Amplifikation der Zellzahl in Monolayerkultur. Die Teleomerlängendynamik wurde mittels TRF Assay bestimmt. Kurz: Genomische DNA wurde isoliert und durch Restriktionsenzyme verdaut. Nach gel-elektrophoretischer Auftrennung und southern-blotting wurden die Restriktionsfragmente durch Telomersonden detektiert. Die Quantifizierung der mittleren Telomerlänge erfolgte durch densitometrische Auswertung der Blots. Die Expression des Enzyms Telomerase erfolgte durch die semiquantitative Bestimmung der katalytischen Untereinheit hTERT mittels online-real-time PCR.

Ergebnisse

Sowohl bei Chondrozyten, als auch bei mesenchymalen Stammzellen kommt es zu einer Verkürzung der Telomere. Diese korreliert signifikant mit der Kulturdauer (Pearson Korrelationskoeffizient –r=0,8, p<0,001). HMPC verfügten bei Versuchsbeginn über signifikant längere Telomere als Chondrozyten (Mann-Whitney-Test, p<0,005), büßten jedoch pro kumulativer Populationsverdopplung (cpd) auch signifikant längere Telomere ein (Mann-Whitney-Test, p<0,04). Weder in Chondrozyten noch in MSC konnte bis zu 10 cpd eine Expression des Enzyms Telomerase detektiert werden.

Schlussfolgerungen

Durch die in vitro Expansion kommt es sowohl bei Chondrozyten, als auch bei hMPC zu einem signifikanten Alterungsprozess. Die unerwartete Alterung der hMPC dürfte auf die Heterogenität der Zellpopulation zurückzuführen sein. Eine Expression des Enzyms Telomerase konnte nicht festgestellt werden. Die Zellexpansion im Rahmen der Zelltherapie und des Tissue Engineerings sollte damit in Hinblick auf eine maligne Entartung der Zellen sicher sein. Dennoch müssen in Zukunft Verfahren gefunden werden, die erlauben, die Zellexpansion in vitro zu limitieren. Aus telomerbiologischen Überlegungen besitzen hMPC keinen Vorteil gegenüber Chondrozyten für die Zelltherapie.


Literatur

1.
Parsch D, Brummendorf TH, Richter W, Fellenberg J. Replicative aging of human articular chondrocytes during ex vivo expansion. Arthritis Rheum. 2002;46(11):2911-6.
2.
Martin JA, Buckwalter JA. Telomere erosion and senescence in human articular cartilage chondrocytes. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2001;56(4):B172-9.
3.
Johnstone B, Hering TM, Caplan AI, Goldberg VM, Yoo JU. In vitro chondrogenesis of bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells. Exp Cell Res. 1998;238(1):265-72.