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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

24. - 27.10.2007, Berlin

Erfolgreiche Cokultivierung von endothelialen Progenitorzellen (EPC) und mesenchymalen Stammzellen (MSC) auf beta-Tricalciumphosphat (b -TCP) in vitro

Meeting Abstract

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  • A. Scherzed - Johann Wolfgang Goethe Universität, Klinik für Hand-, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Frankfurt, Germany
  • C. Seebach - Johann Wolfgang Goethe Universität, Klinik für Hand-, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Frankfurt, Germany
  • D. Henrich - Johann Wolfgang Goethe Universität, Klinik für Hand-, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Frankfurt, Germany
  • I. Marzi - Johann Wolfgang Goethe Universität, Klinik für Hand-, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Frankfurt, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 24.-27.10.2007. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2007. DocE12-1376

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2007/07dkou019.shtml

Veröffentlicht: 9. Oktober 2007

© 2007 Scherzed et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die Grösse eines Knochendefektes kann das Einwachsen von knochenbildenden Zellen limitieren, wenn keine ausreichende Gefässversorgung vorhanden ist, welche die knochenbildenden Zellen suffizient ernährt. Für die Reparatur eines grossen Knochendefekt muss zuerst ein neues Gefässnetzwerk geschaffen werden, um ein erfolgreiches Knochenregenerat zu erzielen. Endotheliale Progenitorzellen (EPC) fördern die Angiogenese; mesenchymale Stammzellen (MSC) verbessern die Knochenneubildung. Ziel dieser Studie ist es das Wachstumsverhalten von EPC und MSC auf einem Knochenersatzmaterial (b-TCP) zu evaluieren.

Methodik: EPCs aus Buffy-Coat wurden über Dichtegradientenzentrifugation isoliert und in Fibronectin beschichtete Kulturgefäße mit Endothelzell-Basalmedium, supplementiert mit 20% Humanserum (HS), für 3 Tage differenziert. Danach wurden die Zellen im Überstand entfernt. Die adhärenten Zellen wurden für weitere 48 h mit frischem Medium inkubiert, um die Zelldifferenzierung abzuschliessen. Das Knochenmark des Beckenkamms wurde bei aufgeklärten, freiwilligen Patienten während einer Operation aspiriert. Aus dem Aspirat erfolgte nach Standardprotokoll die Isolierung und Expansion der MSC. Für die Versuche wurden MSCs aus der 3.-5. Passage verwendet. Jeweils 5x10^5 EPC oder MSC oder beide Zelltypen zu gleichen Teile vermischt, wurden in einem Volumen von 100 µl auf Fibronektin-beschichtetes b-TCP-Granulat (Chronos) gegeben, welches einlagig, dicht gepackt auf einer Fläche von ca. 1 cm² verteilt wurde. Es wurde die Aussaateffizienz ermittelt und die beladenen Matrizes in Kulturmedium bis zu 10 Tagen bei 37°C und 5% CO2 inkubiert. Markergene für die endotheliale Differenzierung sowie für die osteogene Differenzierung wurden mittels RT-PCR untersucht. Die Studie wurde durch die lokale Ethik-Kommission genehmigt.

Ergebnisse: Die Aussaateffizienz betrug für EPC und MSC auf TCP jeweils ca. 90%. Das b-TCP erwies sich als osteoinduktiv für MSC, die Genexpession von Osteonectin, alkalischer Phosphatase, cbfa-1, Osteocalcin und Collagen-I konnte nach 10 Tage Kultur auf TCP eindeutig nachgewiesen werden. EPC alleine auf b-TCP exprimierten über den gesamten Beobachtungszeitraum von Willebrandt-Faktor (vWF). In gemeinsamer Kultur konnte die Genexpression von Osteonectin, alkalischer Phosphatase (ALP), CBFA-1 nicht jedoch von Collagen-I nachgewiesen werden. Die vWF-Genexpression war tendentiell schwächer, jedoch über den gesamten Zeitraum nachweisbar.

Schlussfolgerungen: Sowohl MSC als auch EPC konnten einzeln und in Kombination erfolgreich auf b-TCP kultiviert werden. Der Verlust der Kollagen-I-Genexpression könnte auf eine Interaktion zwischen den Zellpopulation zurückzuführen sein. Ob eine TCP-Matrix, die mit zwei Zellentitäten beladen wurde, eine Verbesserung der Knochenheilung im Vergleich zu unbeladenen, bzw. nur mit MSC beladenen Matrizes bewirkt, muß nun in Tierversuchsstudien geklärt werden.