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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

Speziesunterschiede bei Kniegelenk-Knorpelzellen vom Großtier und Menschen in vitro als Ausblick auf Tiermodelle in der Knorpelforschung

Meeting Abstract

  • G. Schulze-Tanzil - Charite-Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Berlin, Germany
  • R. Müller - Charite-Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Berlin, Germany
  • B. Kohl - Charite-Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Berlin, Germany
  • W. Ertel - Charite-Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Berlin, Germany
  • T. John - Charite-Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Berlin, 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. DocEF12-1070

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou027.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Schulze-Tanzil et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Aufgrund der geringen Anzahl geeigneter menschlicher Knorpelspender werden Knorpelzellen verschiedener Tierspezies für in vitro Experimente und das Tissue Engineering zur Erforschung von Knorpelkrankheiten und Möglichkeiten des Knorpelersatzes verwendet. Dabei spielen Großtiermodelle in der Knorpelforschung eine zentrale Rolle. Derzeit gibt es jedoch kaum Vergleichsuntersuchungen zur in vitro Biologie von Knorpelzellen des Menschen und häufig genutzter Großtierspezies. Als Ziel dieser Studie sollten Schlüsselcharakteristika zur Analyse des differenzierten Phänotyps (Zellmorphologie, -proliferation, Synthese einer spezifischen extrazellulären Matrix) von menschlichen Knorpelzellen und solchen, die unter gleichen Bedingungen vom Großtier isoliert wurden, im direkten Vergleich dargestellt werden.

Methodik: Primäre Chondrozyten wurden aus dem Kniegelenksknorpel vom Menschen, Schwein, Schaf und Pferd enzymatisch isoliert. Die Zellproliferation wurde über einen CFDA-SE Proliferationsassay bestimmt. Die Synthese knorpelspezifischer Proteine der extrazellulären Knorpelmatrix (Kollagen Typ II, knorpelspezifische Proteoglykane), unspezifischer Matrixproteine (Kollagen Typ I, Fibronektin) sowie die Zytoskelettorganisation der Knorpelzellen wurden mittels Immunhistochemie und Westernblotanalyse direkt nach der Isolierung und/oder in der 1. Monolayer-Passage untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Proliferationsrate war in equinen und ovinen Chondrozyten im Vergleich zu porcinen höher und am geringsten in humanen Knorpelzellen. Die Zell-Morphologie und Zytoskelettorganisation unterschied sich bei Chondrozyten des Großtiers und des Menschen. Bei der Expansion im Monolayer entstanden bei Chondrozyten aller Spezies bereits in der ersten Passage dicke F-Aktin Bündel (stress fibers). Diese waren bei den Großtierchondrozyten früher und stärker als bei menschlichen ausgeprägt und am deutlichsten in den Pferdechondrozyten nachweisbar. Knorpelspezifische Matrixproteine wie Kollagen Typ II und knorpeltypische Proteoglykane waren in allen Chondrozyten nach der Isolierung in unterschiedlicher Menge und Organisation nachweisbar, wobei insbesondere die Kollagen Typ II Synthese deutlich im Speziesvergleich variierte. Die Expansion in der Monolayerkultur führte zur schnellen Herabregulierung der Proteoglykanexpression in ovinen und equinen Chondrozyten, wohingegen Kollagen Typ I und Fibronektin hochreguliert wurden.

Die Ergebnisse lassen auf deutliche Speziesunterschiede in der in vitro Biologie von Chondrozyten des Großtiers und Menschen schließen. Diese müssen bei der Verwendung von Großtiermodellen Berücksichtigung finden. Equine und ovine Chondrozyten zeigten am deutlichsten Anzeichen für eine frühe Dedifferenzierung. Außerdem wurde ersichtlich, dass Chondrozyten vom Schwein im Vergleich zu den anderen untersuchten Großtierspezies die meisten Gemeinsamkeiten mit menschlichen Chondrozyten aufweisen.