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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

Untersuchungen zum chondrogenen Potential mesenchymaler Stammzellen nach knochenmarkstimulierenden arthroskopischen Techniken

Meeting Abstract

  • C. Hartz - Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Unfallchirurgie, Kiel, Germany
  • S. Lippross - Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Unfallchirurgie, Kiel, Germany
  • F. Pries - Mare Klinikum, Department Arthroskopische Chirurgie, Sporttraumatologie, Kiel, Germany
  • T. Pufe - Universitätsklinikum Aachen, Anatomie und Zellbiologie, Aachen, Germany
  • A. Seekamp - Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Unfallchirurgie, Kiel, Germany
  • D. Varoga - Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Unfallchirurgie, Kiel, 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. DocEF20-1047

DOI: 10.3205/10dkou076, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0761

Veröffentlicht: 21. Oktober 2010

© 2010 Hartz et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Das Problem der operativen Knorpeltherapie in der Arthrosebehandlung liegt nicht in der Gewinnung mesenchymaler Vorläuferzellen (MSC) für die Neochondrogenese sondern deren unvollständige Umwandlung zu einem hyalinen Regenerat. In eigenen Untersuchungen wurde die Regulation chondrogener Wachstumsfaktoren und die Freisetzung von MSC in Abhängigkeit von knochenmarkstimulierenden Operationsverfahren wie der Abrasionsarthroplastik (AAP) und Mikrofrakturierung (MF) im postoperativen Hämarthros nach Kniegelenkarthroskopie belegt. Die aktuellen Untersuchungen sollen die im Hämarthros befindlichen MSC näher charakterisieren und deren chondrogenes Potential überprüfen.

Methodik: Von 190 Patienten nach Kniegelenkarthroskopie (AAP, MF, Abrasionschondroplastik (ACP), Meniskusteilresektion) wurde das postoperative Hämarthros mittels Drainage asserviert und Proben nach 22 und 44 h entnommen, neunmal erfolgte eine Punktatasservierung 7 Tage nach OP. Aus dem Hämarthros wurde Serum für geplante Stimulierungsversuche gewonnen, mononukleäre Zellen wurden durch Ficoll-Dichtegradientenzentrifugation isoliert und kultiviert. Adhärente MSC wurden nach zweifacher Subkultivierung auf charakteristische Marker (Kollagen I, IV, IX, Aggrecan, CD 34, 44, 105, 140 a/b) mittels RT-PCR, ELISA, Luminex®-Assay, Immunhistochemie und Immunfluoreszenz untersucht. Zeitgleich wurde die Expression knorpelanaboler Wachstumsfaktoren im Hämarthros-Serum analysiert. Nach Proliferation wurden die MSC in eine Hohe-Dichte-Kultur überführt. Diese 3D Kultur wurde mit Hämarthros-Serum im Vergleich zu Standardseren (FCS-haltig, käufliche Stimulationsseren) kultiviert und die MSC hinsichtlich ihrer chondrogenen Differenzierung (Kollagen I, II, IX, Chondroitin-4-sulfat) analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Knochenmarkeröffnende Verfahren führen zur vermehrten Freisetzung von MSC und knorpelanabolen Wachstumsfaktoren wie TGF-β, IGF-1 und VEGF im Vergleich zur ACP. Eine Woche postoperativ verzehnfachte sich die Anzahl der MSC im Hämarthros bei teilweiser Chondrozyten-ähnlicher Morphologie-Veränderung.

MSC besitzen in der Primärkultur eine stabile spindelförmige Struktur und konnten als CD 44+ mit Kollagen I-Nachweis determiniert werden. Unter chondrogener Stimulierung in der Hohe-Dichte-Kultur verändert sich deren morphologische Struktur zu Chondrozyten-ähnlichen Zellen mit Extrazellulärmatrixproduktion. Die Proliferationsfähigkeit der Zellen wurde mit dem Marker Ki67 nachgewiesen. MSC nach ACP proliferieren in der 3DKultur jedoch nicht (Ki67 negativ).

Knochenmarkstimulierende Verfahren können über die gesteigerte Freisetzung anaboler Wachstumsfaktoren und MSC die Neochondrogenese beeinflussen. Unter Stimulation mit den Wachstumsfaktoren zeigen die nach abrasionsarthroplastischen Eingriffen aus dem Hämarthros isolierten MSC eine Umwandlung zu einem morphologisch hyalin-vergleichbarem Knorpelgewebe und belegen damit den Stellenwert der knochenmarkstimulierenden Operationsverfahren in der arthroskopischen Therapie von Knorpelschäden.