gms | German Medical Science

Fragestellung: Die Therapie von Knorpelschäden ist abhängig vom Krankheitsstadium, vom Alter des Patienten und vom Zustand der Gelenkfläche. Bei keinem Therapieverfahren gelang es bisher ein biomechanisch belastbares Knorpelgewebe vergleichbar dem natürlichen hyalinen Gelenkknorpel herzustellen. Die Verwendung von mesenchymalen Stammzellen ist ein neuer Ansatz zur Heilung solcher Defekte. Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob eine mikroporöse β-TCP (Tricalciumphosphat)-Keramik für das Tissue Engineering von osteochondralen Defekten geeignet ist.

Methodik: Nach einem standardisierten Verfahren werden mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark vom Schaf isoliert und in vitro vermehrt. Als Vergleich dienten Chondrozyten. Diese wurden nach enzymatischer Vorbehandlung mit Kollagenase aus dem Kniegelenkknorpel von Schafen gewonnen. Die Zellen wurden in den Konzentrationen von 1x105 und 5x104 auf zylindrische Probekörper aus einer phasenreinen β-TCP-Keramik (mittlerer Porendurchmesser 5 µm, Porosität 40%) mit einem Durchmesser von 7 mm gegeben. Nach 7, 14, 21 und 42 Tagen erfolgte eine licht- und rasterelektronenmikroskopische Analyse des Bewuchsverhaltens. Es wurde der Glucosaminglycan (GAG) /Desoxyribonukleinsäure (DNA)-Quotient der Zellen bestimmt. Zusätzlich erfolgte eine histologische (Giemsa-, Alzian Blau-, Safranin-O-Färbung) und immunhistologische Untersuchung (Kollagen Typ II, I und alkalische Phosphatase) mittels Kalteinbettung auf der Basis von Methylmethacrylat (MMA). steigern.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Untersuchungen konnten zeigen, dass sowohl die Stammzellen als auch die Chondrozyten die Probekörper problemlos besiedeln. Es bilden sich Multilayer auf der Oberfläche der Probekörper aus. Eine dreidimensionale Besiedlung erfolgt nicht. Die Zellen waren auch nach 42 Tagen noch vital. Der GAG/DNA-Quotient stieg im Laufe der Zeit an. Die Steigerung der Zellzahl war mit einer Steigerung des Quotienten verbunden. Eine Kollagen II-Produktion konnte immunhistochemisch nachgewiesen werden. Kollagen I und alkalische Phosphate wurden nicht detektiert.

Mikroporöser TCP-Implantate sind als Trägermaterialien für das Tissue Engineering geeignet. Ob ein Konstrukt aus diesem Werkstoff und einem Chondrozytenmultilayer zur Versorgung osteochondraler Defekte geeignet ist, wird derzeit in einer Tierstudie untersucht. Idealer Weise sollte das Konstrukt bestehend aus Trägermaterial und Zellen im Knorpelbereich neuen hyalinen Knorpel bilden und im subchondralen Knochen integriert werden.