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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Spontane Differenzierung autologer mesenchymaler Stammzellen in einem Knorpeldefekt im Göttinger Minipig

Meeting Abstract

  • E. Steck - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • H. Lorenz - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • T. Gotterbarm - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Orthopädie I, Heidelberg, Germany
  • M. Jung - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Orthopädie I, Heidelberg, Germany
  • W. Richter - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocEF10-32

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou003.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Steck et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: MSC bieten sich als attraktive Zellquelle zur Behandlung fokaler Knorpeldefekte an. Ihre chondrogenen Differenzierung in vitro führt jedoch auch zur hypertrophen Differenzierung dieser Zellen. Dies könnte ein Risiko für die phänotypische Stabilität von Regeneratgewebe darstellen, falls MSC in vivo auf gleiche Weise differenzieren. Ziel der Studie war zu prüfen, ob die orthotope Umgebung im Kniegelenk die Differenzierung transplantierter oder einwandernder MSC in Richtung Chondrozyt steuern kann und die Expression hypertropher Marker im Regenerat inhibiert wird. Im Zeitverlauf von 8 Wochen wurde daher die spontane MSC Differenzierung in einem Knorpeldefektmodell auf histologischer und molekularbiologischer Ebene untersucht.

Methodik: MSC wurden aus dem Knochenmark Göttinger Minipigs isoliert, expandiert und in "full thickness" Knorpeldefekte transplantiert. Alle Tiere wurden an beiden Hinterläufen operiert um einen chondralen Defekt zu erzeugen, der mit einer Kollagen Typ I/III Membran gedeckelt wurde. In einer Gruppe wurden autologe MSC unter die Membran transplantiert, die zweite Gruppe erhielt keine Zelltransplantation. Das Reparaturgewebe wurde nach 1 (n=4), 3 (n=4) und 8 (n=6) Wochen histologisch und molekularbiologisch auf die Expression der Knorpelmarker Col2A1 und AGC und auf die hypertrophen Marker Col10A1 und MMP13 untersucht.

Ergebnisse: Defektfüllung und Integration in das umgebende Gewebe waren nach 1 und 3 Wochen unvollständig und in keiner Gruppe war ein Safranin-O gefärbtes Regeneratgewebe erkennbar, übereinstimmend mit nicht detektierbarem AGC auf Ebene der Genexpression. Eine beginnende Kollagen Typ II Färbung konnte nach 3 Wochen ausschließlich in Anwesenheit transplantierter MSC gezeigt werden. Nach 8 Wochen waren die meisten Regenerate beider Gruppen gut integriert. Safranin-O und Kollagen Typ II positives Reparaturgewebe konnte in 4 von 6 Regeneraten mit MSC- und in 2 von 6 ohne MSC-Transplantation gefunden werden, begleitet von einem signifikanten Anstieg des Expressionsniveaus für AGC und Col2A1. Die Induktion von Col10A1 oder MMP13 war nach 8 Wochen in beiden Gruppen vergleichbar, wobei Kollagen Typ X immunhistologisch auf den tiefen Bereich des Reparaturgewebes in enger Nachbarschaft zum subchondralen Knochen beschränkt war.

Schlussfolgerung: Unsere Daten belegen eine Unterstützung der Knorpelreparatur in frühen Phasen durch die Transplantation autologer MSC. Eine spontane chondrogene Differenzierung der Zellen im Defekt scheint hierdurch beschleunigt stattzufinden. Die Expression hypertropher Marker stellt dabei ein allgemeines Phänomen dar, das aber in vivo auf tiefe Knorpelzonen beschränkt bleibt. Ob durch weiteren Umbau des Reparaturgewebes hypertrophe Areale schließlich verschwinden, und ob sich die transplantierten MSC direkt am Aufbau beteiligen oder lediglich über sezernierte Moleküle auf natürlich einwandernde Zellen einwirken, muss in weiterführenden Studien beantwortet werden.