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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
92. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und
47. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie

02. - 06.10.2006, Berlin

Gelartige Matrixmaterialien unterstützen die chondrogene Differenzierung mesenchymaler Stammzellen in vitro und verbessern die in vivo Stabilität ektoper Transplantate

Meeting Abstract

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  • A. Dickhut - Orthopädische Uniklinik, Universität Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • H. Lorenz - Orthopädische Uniklinik, Universität Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • O. Bischel - Orthopädische Uniklinik, Universität Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • W. Richter - Orthopädische Uniklinik, Universität Heidelberg, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 92. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 47. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 02.-06.10.2006. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2006. DocE.1.2-539

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2006/06dgu0011.shtml

Veröffentlicht: 28. September 2006

© 2006 Dickhut et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Mesenchymale Stammzellen (MSC) haben vielversprechende Eigenschaften für die Regeneration unterschiedlichster Gewebe, darunter auch Knorpel. Ziel dieser Studie war es, zu prüfen ob gelartige Trägermaterialien die chondrogene Differenzierung von MSC unterstützen können und eine stabile ektope Knorpelbildung nach subkutaner Transplantation erreicht werden kann.

Methoden: Es wurden 4 gelartige Matrices im Vergleich zum trägerfreien Pellet untersucht: Kollagen Typ I, Fibrin, Matrigel (Basalmembran) und PuraMatrix (Peptidhydrogel). MSC aus humanem Knochenmark (BMSC) und Fettgewebe (ATSC) wurden als Suspension in den Materialien immobilisiert (50µl Volumen) und die Biokomposite für bis zu 6 Wochen unter chondrogenen Bedingungen in vitro kultiviert. Die Differenzierung wurde histologisch beurteilt und der Einbau von Proteoglykanen (Alcianblau-Assay) und die Synthese von Gesamtkollagen (3H-Prolin-Assay) bestimmt. Die Biokomposite wurden nach 5-wöchiger in vitro Differenzierung subkutan in SCID-Mäuse implantiert und nach 4 Wochen wieder entnommen. Die Implantate wurden histologisch durch Kollagen TypII-Immunhistologie, Alcianblau- und Alizarinrotfärbung analysiert.

Ergebnisse: Die in vitro Differenzierung war in allen Materialien erfolgreich, wobei das Volumen der Biokomposite größer war als das der trägerfreien Pellets. Das größte Volumen wurde mit Matrigel und PuraMatrix erzielt, wobei PuraMatrix eine geringere mechanische Stabilität aufwies. Die Kollagensynthese wurde im Vergleich zur trägerfreien Pelletkultur vor allem durch Fibrin und Matrigel verbessert, während die Proteoglycanablagerung nur in den PuraMatrix-Konstrukten erhöht war. Die Differenzierung von ATSC wurde durch die Verwendung der Trägermaterialien so verbessert, dass im Vergleich zur trägerfreien Pelletkultur mit reduzierten Wachstumsfaktorkonzentrationen gearbeitet werden kann. Alle explantierten Biokomposite waren positiv für Kollagen TypII und Proteoglycane. Die trägerfreien Pellets und die Kollagen- und Fibrinkonstrukte zeigten eine deutliche Kalzifizierung, die durch Alizarinrotfärbung nachgewiesen wurde. In den mit ATSC besiedelten Matrigel- und PuraMatrix-Konstrukten war parallel zur Zelldichte die Kalzifizierung deutlich reduziert. Die Kalzifizierung von BMSC besiedelten Transplantaten wurde nur geringfügig durch die Trägermaterialien beeinflusst.

Schlussfolgerung: ATSC reagieren stärker auf veränderte Umgebungsbedingungen als BMSC und ihre chondrogene Differenzierung kann durch die Verwendung von Trägermaterialien weiter verbessert und stabilisiert werden. Um eine Kalzifizierung aller Stammzellkonstrukte auch langfristig zu verhindern und den chondrognenen Phänotyp zu stabilisieren, wäre eine Aufrüstung der Gelmatrix durch geeignete Additive wünschenswert.