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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

Einfluss von Trauma, IL-1β-Stimulation und p38-MAPK-Inhibition auf das Überleben von Chondrozyten im Knorpelgewebe

Meeting Abstract

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  • C. Hogrefe - Universitätsklinikum Ulm, Universitätsklinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks-und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • H. Joos - Universitätsklinikum Ulm, Universitätsklinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks-und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • L. Dürselen - Universitätsklinikum Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskeletale Forschung, Ulm, Germany
  • R. Brenner - Universitätsklinikum Ulm, Universitätsklinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks-und Bindegewebserkrankungen, Ulm, 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. DocEF20-1436

DOI: 10.3205/10dkou081, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0813

Veröffentlicht: 21. Oktober 2010

© 2010 Hogrefe et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Traumatische Knorpelverletzungen stellen einen erheblichen Risikofaktor für die Entwicklung einer sekundären Arthrose dar. Ein wesentlicher pathogenetischer Faktor ist dabei die Nekrose und Apoptose von Chondrozyten. Neuere Untersuchungen belegen einen positiven Effekt einer Caspase-Inhibition bzw. Antioxidantien-Behandlung. Da die CD-95 (Fas) vermittelte Apoptose von Chondrozyten über p38MAPK vermittelt wird, war es das Ziel dieser Studie den Einfluss von Trauma, IL-1β und p38-MAPK-Inhibition auf das Chondrozyten-Überleben in vitro zu untersuchen.

Methodik: Knorpelstanzen (6 mm Ø) wurden aus makroskopisch intaktem Knorpelgewebe des Kniegelenks von Arthrosepatienten präpariert, die sich einer Knie-Endoprothese-Implantation unterzogen haben. Mit Hilfe eines „Drop-tower“-Modells erfolgte eine definierte stumpfe Traumatisierung der Stanzen (Energie 0,6 J). Anschließend wurde ein Teil der Proben mit dem proinflammatorischen Zytokin IL-1β (10 ng/mL) mit und ohne Zugabe des p38-MAPK-Inhibitors SB203850 (1 µM) stimuliert. Die Knorpelstanzen wurden bis zu 20d serumfrei kultiviert, jeweils nach 3d erfolgte ein Mediumwechsel, wobei IL-1β und SB203580 wieder frisch zugesetzt wurden. Um den Anteil vitaler Zellen zu ermitteln wurde ein „Live/Dead“-Assay durchgeführt. Dazu wurden mittels eines Skalpells mit Doppelklinge (Abstand 0,5 mm) Lebendzellschnitte nach definierten Zeitpunkten angefertigt. Die Anfärbung lebender Chondrozyten erfolgte mit Calcein AM, tote Zellen wurden durch Färbung mit Ethidium-Homodimer 1 dargestellt. Die Lebendzellschnitte wurden mit Hilfe eines Z-Stapel-Moduls mikroskopisch ausgewertet (AxioVision Bildanalyse Software mit Z-Stapel-Modul, Fa. Carl Zeiss).

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Analyse der „Live/Dead“-Färbungen zeigte in der Kontrolle einen relativ konstanten Anteil lebender Zellen von ca. 70%. Nach 20d war ein Anstieg vitaler Chondrozyten zu beobachten. Auch bei den anderen Versuchsansätzen kam es nach 20d zu einem ansteigenden Anteil lebender Zellen. Zwischen alleiniger Traumatisierung und Traumatisierung in Kombination mit IL-1β-Stimulation war kein Unterschied im Verhältnis lebender/toter Zellen zu erkennen. Im Vergleich zur Kontrolle zeigten sich jedoch vor allem in früheren Zeitpunkten deutlich reduzierte Werte. 24h post-Traumatisierung bzw. Traumatisierung mit IL-1β-Stimulation konnte eine signifikante Reduktion des Anteils lebender Zellen beobachtet werden (Anteil lebender Zellen: jeweils 40%, p<0,01 bzw. p<0,05). Das frühzeitige Absterben der Chondrozyten wurde durch Einsatz des p38-MAPK-Inhibitors verhindert (Anteil lebender Zellen: 70% nach 24h).

Es konnte gezeigt werden, dass es in vitro zu einem vermindertem Absterben von Chondrozyten durch Inhibition des p38-MAPK-Signalweges kommt. Dies könnte einen neuen therapeutischen Ansatzpunkt nach traumatischen Knorpelverletzungen darstellen. Derzeit werden die beteiligten Mechanismen näher untersucht.