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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

Vergleich des knöchernen Regenerationspotentiales mesenchymaler Stammzellen aus Knochenmark und Fettgewebe im ovinen Tibiadefekt mit kritischer Defektgröße

Meeting Abstract

  • P. Niemeyer - Universitätsklinikum Freiburg, Abteilung für Orthopädie und Traumatologie, Freiburg, Germany
  • K. Fechner - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • W. Richter - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • N. P. Südkamp - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Abteilung für Orthopädie & Traumatologie, Freiburg, Germany
  • S. Milz - AO Forschungs-Institut Davos, Tissue Morphology, Davos Platz, Switzerland
  • P. Kasten - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Orthopädie I, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocEF12-366

DOI: 10.3205/09dkou026, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou0261

Veröffentlicht: 15. Oktober 2009

© 2009 Niemeyer et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Mesenchymale Stammzellen (MSC) stellen für die Regeneration mesenchymaler Gewebe im Sinne des Tissue Engineering eine vielversprechende Zellpopulation dar und lassen sich aus unterschiedlichen Geweben isolieren. Auch wenn einige Arbeiten auf in vitro Ebene ein vom Ursprungsgewebe unabhängiges Differenzierungspotential zeigen, existieren bisher nicht ausreichend Daten, welche vergleichend MSC aus unterschiedlichen Ursprungsgeweben bezüglich Ihres Regenerationspotentiales in vivo gegenüber stellen. Der Vergleich des Knochenregenerationspotentiales von MSC aus Knochenmark (BMSC) und Fettgewebe (ASC) am gewichtstragenden Knochendefekt im Großtiermodell war Gegenstand der vorliegenden Arbeit.

Methodik: BMSC und ASC wurden von jeweils 5 adulten Schweizer Bergschafen isoliert und nach Expansion auf mineralisiertem Kollagenmatrix in einen 3,0 cm langen diaphysären Tibiadefekt kritischer Größe implantiert. Als Kontrollgruppe diente zellfreies mineralisiertes Kollagen. Die Auswertung erfolgte im Verlauf mittels röntgenologischer Quantifizierung der Knochenbildung alle 2 Wochen, sowie nach Euthanasie der Tiere 6 Monate postoperativ histologisch mittels quantitativer Bestimmung der Knochenbildung im Defektareal, sowie mittels etablierter semiquantitativer Scores. Zur Detektion statischer Unterschieden zwischen den unterschiedlichen Therapiegruppen wurde eine ANOVA durchgeführt (SPSS Vers. 15).

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Autologe BMSC zeigen ein gutes Regenerationspotential in vivo nach Transplantation auf mineralisiertem Kollagen. Eine knöcherne Überbrückung des Defektes konnte in 3 von 5 Tieren beobachtet werden. Bei der mit ASC behandelten Gruppe kam es in keinem Fall zu einer knöchernen Überbrückung. So zeigte sich sowohl röntgenologisch ab Woche 12 bis zum Versuchsende nach 6 Monaten in der BMSC Gruppe eine signifikante bessere knöcherne Defektfüllung im Vergleich zu ASC Gruppe (p<0.05). Diese Beobachtung konnte auch histologisch nach Ende des Beobachtungszeitraumes bestätigt werden (p<0.05). Bei den mit ASC behandelten Tieren zeigt sich anders als bei den mit BMSC therapierten Tieren im Defektareal eine deutliche Fettgewebsbildung und keine signifikant bessere Knochenbildung als in der mit zellfreien Matrices behandelten Gruppe.

Die vorliegende Arbeit demonstriert, dass Unterschiede im Regenerationspotential mesenchymaler Stammzellen in Abhängigkeit vom Ursprungsgewebe bestehen. Bezüglich der Fähigkeit Knochengewebe zu regenerieren sind MSC aus Knochemark (BMSC) solchen aus Fettgewebe (ASC) signifikant überlegen. Letztere scheinen zu einer spontanen adipogenen Differenzierung und somit zur Bildung von heterotopem Fettgewebe zu führen. Diese Schlussfolgerungen lassen sich jedoch nur für undifferenzierte BMSC bzw. ASC ziehen. Möglicherweise lässt sich das Regenerationspotential von ASC durch eine vorausgehende osteogene Induktion in vitro verbessern und ein spontanes adipogenes Differenzieren der Zelle so vermeiden. Dies ist Gegenstand von Folgearbeiten.