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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

Geringere Neigung zur Hypertrophie und ektopen in vivo Kalzifizierung bei chondrogen differenzierten Stammzellen der Synovialmembran

Meeting Abstract

  • P. Janicki - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • A. Dickhut - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • K. Pelttari - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • B. Kuni - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • W. Richter - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, 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. DocEF10-1247

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou004.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Janicki et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Für die Therapie von Knorpelschäden stellt der Einsatz von mesenchymalen Stammzellen (MSC) eine Alternative zur Verwendung von Chondrozyten dar. MSC können neben Knochenmark (BMSC) aus Fettgewebe (ATSC) und Synovialmembran (SMSC) isoliert und zu chondrozytenähnlichen Zellen differenziert werden. Problematisch ist, dass spender- und gewebeabhängige Variabilitäten auftreten und es notwendig ist, die Zellen in einem prähypertrophen Zustand zu halten, um eine terminale Differenzierung wie in der Wachstumsfuge zu verhindern. SMSC könnten aufgrund ihrer Herkunft aus einer Gelenkumgebung eine geringere Neigung zur Hypertrophie und Kalzifizierung nach ektoper Transplantation haben als andere MSC. Ziel dieser Studie war es, anhand der chondrogenen Entwicklung zu entscheiden, ob SMSC eine günstigere Zellquelle für die Herstellung von Chondrozyten darstellen als BMSC und ATSC.

Methodik: BMSC, ATSC und SMSC von je 5 Spendern wurden analysiert. Die Expression der Oberflächenmarker CD29, CD34, CD44, CD45, CD73, CD90, CD105, CD146 und CD166 wurde durchflusszytometrisch quantifiziert. Dreidimensionale Pellets wurden für 5 Wochen unter chondrogenen Bedingungen kultiviert und die Differenzierung wurde histologisch und durch quantitative RT-PCR beurteilt. Die alkalische Phosphataseaktivität (ALP) wurde im Kulturüberstand gemessen und histologisch analysiert. Nach 5-wöchiger in vitro Differenzierung wurde ein Teil der Pellets subkutan in SCID-Mäuse transplantiert und 4-8 Wochen später histologisch untersucht.

Ergebnisse: BMSC wiesen einen höheren Anteil an CD146 positiven Zellen auf. Nach chondrogener Induktion zeigten SMSC trotz eines ähnlichen Col2A1/Col10A1-Verhältnisses variable und geringere ALP-Aktivitäten als BMSC und ATSC. Parallel dazu wurde bei BMSC und ATSC in vivo immer eine starke Kalzifizierung beobachtet, die sich bei einzelnen BMSC-Kulturen bis zur Ausbildung von Geflechtknochen und vollständigen Ossikeln mit hämatopoetischem Knochenmark weiterentwickelte. Dagegen wurde nur bei einer von 5 SMSC-Populationen eine ähnlich starke Kalzifizierung wie bei ATSC und BMSC beobachtet, während es in den anderen SMSC-Transplantaten zu einem Verlust von Kollagen Typ II, nicht jedoch von Kollagen Typ I und Proteoglycanen oder zu einer vollständigen Degradation kam.

Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse legen nahe, dass der Grad der ALP-Aktivierung während der in vitro Chondrogenese einen Einfluss auf die in vivo Entwicklung von MSC-Kulturen hat. Trotz der viel versprechenden geringeren ALP-Aktivierung von SMSC in vitro, wiesen diese Zellen nach ektoper Transplantation im Vergleich zu BMSC und ATSC aber keinen stabileren chondrogenen Phänotyp auf, sondern bauten spezifisch Kollagen Typ II ab oder degradierten, wenn sie ektop kein kalzifiziertes Gewebe bildeten. Die Optimierung der chondrogenen Induktion sowie die bisher nicht erreichte Stabilisierung des erwünschten Differenzierungszustandes bleibt deshalb weiterhin eine große Herausforderung.