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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Tissue Engineering mit mesenchymalen Stammzellen und dem Wachstumsfaktor BMP7 zur Reparatur avaskulärer Meniskusläsionen

Meeting Abstract

  • J. Zellner - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • M. Schaffer - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • T. Dienstknecht - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • R. Kujat - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • M. Nerlich - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • P. Angele - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF11-565

DOI: 10.3205/10dkou002, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0022

Veröffentlicht: 21. Oktober 2010

© 2010 Zellner et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Meniskusläsionen im avaskulären Bereich sind ein bislang ungelöstes Problem in der Traumatologie. Die derzeitige klinische Praxis der partiellen Meniskektomie bei solchen Verletzungen stellt jedoch eine präarthrotische Veränderung für das Kniegelenk dar. Tissue Engineering ist hierbei ein vielversprechender Ansatz zur Prophylaxe solcher osteoarthrotischen Veränderungen. Neben dem osteogenen Potential gilt BMP7 auch als wirksamer Wachstumsfaktor im Rahmen der Chondrogenese. In der vorliegenden Studie sollte der Einfluß von BMP7 auf die chondrogene Differenzierung mesenchymaler Stammzellen in vitro und auf die Meniskusreparatur in einem zellfreien und zellgebundenen Ansatz mit autologen mesenchymalen Stammzellen in vivo getestet werden.

Methodik: Stammzellaggregate und Konstrukte aus mesenchymalen Stammzellen und einer Hyaluronsäure-Kollagen-Matrix wurden in chondrogenem Kulturmedium (DMEM high glucose, ITS, Pyruvat, Ascorbinsäure, Dexamethason) mit verschiedenen Konzentrationen von BMP7 (0, 5, 10, 50, 100, 200 ng/ml) mit und ohne Zugabe von TGFß (10 ng/ml) kultiviert und nach 21 Tagen makroskopisch, histologisch, immunhistochemisch und mittels Kollagen-2-Elisa analysiert.

Für den in vivo Teil wurde im avaskulären Bereich der Außenmenisken von New Zealand White Rabbits jeweils ein 2 mm großer Stanzdefekt gesetzt und wie folgt therapiert (jeweils n=6):
Gruppe A: zellfreie Matrix bei Implantation besetzt mit BMP7;
Gruppe B: autologes Stammzell-Matrix-Konstrukt bei Implantation besetzt mit BMP7;
Gruppe C: Implantation eines mit BMP7 über 14 Tage vorkultivierten Stammzell-Matrix-Konstrukt.

Als Kontrolle fungierte jeweils eine unbehandelte zellfreie Matrix im Außenmeniskusstanzdefekt im kontralateralen Kniegelenk. Nach 3 Monaten wurden die Außenmenisken makroskopisch, histologisch und immunhistochemisch evaluiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Durch die Zugabe von BMP7 in einer Konzentration von 50 ng/ml war in vitro eine Steigerung der chondrogenen Leistung makroskopisch, histologisch und im Kollagen-2-Elisa erkennbar. In dieser Konzentration zeigte sich keine osteogene Differenzierung, die Zugabe von TGFß war jedoch essentiell.

In vivo konnte im zellfreien Ansatz allein durch Zugabe von BMP7 (Gruppe A) keine Heilung des Meniskusdefekts gesehen werden. Im stammzellgebundenen Ansatz der Gruppe B zeigte sich nur teilweise eine differenzierte Defektauffüllung. Durch die Implantation eines mit BMP7 vorkultivierten autologen Stammzell-Matrix Konstrukts (Gruppe C) konnte eine Reparatur des avaskulären Meniskusdefekts mit differenziertem meniskusähnlichem Gewebe erreicht werden.

Mit autologen mesenchymalen Stammzellen und einer Hyaluronsäure-Kollagen-Matrix ist die Therapie einer avaskulären Meniskusläsion möglich. Durch die Zugabe von BMP7 im Rahmen der Vorkultivierung des Stammzell-Matrix-Konstrukts in chondrogenem Kulturmedium kann eine Verbesserung der Meniskusregeration im avaskulären Bereich erreicht werden.