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Fragestellung: Mesenchymale Stammzellen (MSC) werden im Rahmen des Tissue Engineering bereits vereinzelt zur Behandlung von Knorpeldefekten eingesetzt. Ebenso ist von MSC eine immunsuppressive Wirkung bekannt, so dass diese Zellen schon gegen Transplantatabstoßungen eingesetzt wurden. In der vorliegenden Arbeit wurde anhand eines Maus-Tumormodells untersucht, ob bei der Knorpelzüchtung immunsuppressive Eigenschaften eine Rolle spielen.

Methodik: MSC (C3H10T1/2) wurden durch einen retroviralen Fluoreszenzmarker (pBabePuro) stabil markiert. Für die cartilaginäre Differenzierung wurden einige MSC in Hohe-Dichte-Kultur mit chondrogenem Medium bei reduziertem pO2 kultiviert. Primäre murine Gelenkknorpelzellen wurden mit den Methoden der ACT in vitro vermehrt. MSC wie ACT-Chondrozyten wurden molekularbiologisch auf ihre Differenzierung untersucht. Zur Gewinnung avitaler Zellbestandteile wurden undifferenzierte MSC lyophilisiert. Im Tierversuch wurden dann allogene Melanomzellen subkutan in die rechte Leiste von immunkompetenten Mäusen (C3H/He) appliziert. In die linke Leiste wurden die undifferenzierten, cartilaginär differenzierten oder lyophilisierten MSC bzw die ACT-Knorpelzellen injiziert. Nach 4 Wochen wurden die Tiere getötet und histologisch auf ein Tumorwachstum sowie die Verteilung der markierten MSC untersucht.

Ergebnisse: Die isolierte Injektion von Melanomzellen führte nicht zum Wachstum von Tumoren. Bei zusätzlicher Gabe von undifferenzierten MSC konnte eine Migration dieser Zellen zur gegenüberliegenden Leiste festgestellt werden und es traten Tumore auf in 5/5 Fällen sowie Metastasen in 4/5 Fällen. Die cartilaginär differenzierten MSC führten zu Tumoren in 3/5 Fällen und Metastasen in 1/5 Fällen. Auch die ACT-Knorpelzellen bewirkten ein Tumorwachstum in 3/5 und Metastasen in 1/5 Fällen, die Volumina dieser Tumore waren aber erheblich kleiner als in den MSC-Gruppen. Die Injektion von lyophilisierten MSC-Zellbestandteilen führte zu einem Tumorwachstum in 5/5 Fällen, Metastasen traten nicht auf.

Schlussfolgerungen: Immunsuppressive Effekte von undifferentierten MSC sind zahlreich beschrieben und wurden in vitro auch nach cartilaginärer Differenzierung festgestellt. In der vorliegenden Arbeit wird erstmals eine Immunsuppression durch cartilaginär differenzierte MSC in vivo nachgewiesen. Gemessen an Anzahl und Größe der Tumoren ist die Immunsuppression aber schwächer als bei undifferenzierten MSC. Die ACT-Chondrozyten hatten einen noch weiter reduzierten Effekt auf das Tumorwachstum. Dies lässt einen Rückgang der Immunsuppression mit zunehmender cartilaginärer Differenzierung vermuten. Das starke Tumorwachstum selbst nach Gabe avitaler lyophilisierter MSC-Bestandteiele deutet auf die Wirkung löslicher Inhaltsstoffe von Zellen, ein direkter Kontakt mit vitalen Zellen scheint nicht erforderlich zu sein. Zusammenfassend scheint eine Beeinflussung des Immunsystems durch Knorpeltransplantate zu bestehen, und diese sollte weiter untersucht werden.