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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Das Geschlecht beeinflusst die zellbiologischen Eigenschaften und das Stimulationspotential humaner Tenozyten

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Franka Klatte - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • Stephan Pauly - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik für Orthopädie, Berlin, Germany
  • Markus Scheibel - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungchirurgie, Berlin, Germany
  • Stefan Greiner - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik für Orthopädie, Berlin, Germany
  • Christian Gerhardt - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungchirurgie, Berlin, Germany
  • Gerhard Schmidmaier - Universitätsklinikum Heidelberg, Department Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Heidelberg, Germany
  • Britt Wildemann - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, BCRT, CMSC, Berlin, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR17-479

DOI: 10.3205/12dkou474, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4745

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Klatte et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die oft unzureichende Sehnen-Knochenheilung nach Rekonstruktionen der Rotatorenmanschette (RM) wird durch verschiedene Parameter beeinflusst, wie z.B. dem Geschlecht des Patienten [1], [2]. Studien zeigten, dass die Heilung durch BMP-2 und BMP-7 verbessert werden könnte [3], [4]. Ziel der Arbeit war es zellbiologische Charakteristika zu identifizieren, die für eine schlechtere Heilung verantwortlich sein könnten. Weiterhin sollte die Stimulierbarkeit von Tenozyten unterschiedlicher Patientengruppen mit BMP-2 und BMP-7 gezeigt werden.

Methodik: Es wurden Tenozyten aus RM-Biopsien 6 männlicher (Ø 71,3 Jahre) und 6 weiblicher (Ø 68,2 Jahre) Spender verwendet und folgende zellbiologische Charakteristika untersucht: Zelldichte, Zellwachstum, Genexpression (Kollagen-I, -II, -III, Osteocalcin, Decorin, TGF-β1, -β2, -β3), Kollagen-I Synthese, Expression von Stammzellmarkern (CD29, CD44, CD73, CD90, CD105) und Negativmarkern (CD11b, CD14, CD19, CD34, CD45), Potential zur Koloniebildung und multipotenter Differenzierung.

Zur Analyse der Stimulierbarkeit der Tenozyten wurden diese mit 0 (Kontrolle), 200 und 1000ng/ml BMP-2 oder BMP-7 in einer 2D- und in einer 3D-Kultur behandelt. Der Effekte wurde anhand der Zellaktivität, Genexpression (Kollagen-I, -II, -III, Osteocalcin) und Kollagen-I Synthese analysiert.

Statistik: Kruskal Wallis Test, Mann-Whitney-U Test, p≤0,05, Bonferroni-Holm Korrektur

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Zellen exprimierten Kollagen-I und -III, kein Kollagen-II (Chondrozytenmarker) und nur geringe Mengen Osteocalcin (Osteoblastenmarker). Die Zellen waren positiv für Stammzellmarker, fähig Kolonien zu bilden und in die osteogene, adipogene und chondrogene Richtung zu differenzieren. Tenozyten weiblicher Spender zeigten ein verringertes Zellwachstum, Kollagen-I Synthese und Koloniebildungspotential gegenüber denen männlicher Spender. Die osteogene Differenzierung war in den weiblichen Tenozyten erhöht.

Die Gabe von BMP-2 verringerte die Zellaktivität der Tenozyten in der 2D-Kultur. Dieser Effekt wurde in der 3D-Kultur aufgehoben. BMP-7 steigerte die Zellaktivität. Beide Faktoren verstärkten die Expression und Synthese von Kollagen-I wobei BMP-7 stärkere Effekte hervorrief. Die Kollagen-III Expression wurde durch BMP-7 erhöht. Es zeigte sich ein leicht verringertes Stimulationspotential in den weiblichen Tenozyten bezüglich der Zellaktivität. Insgesamt waren die Effekte der BMPs in der 3D-Kultur deutlich verstärkt gegenüber der 2D-Kultur.

Schlussfolgerung:Tenozyten weiblicher Spender hatten vermehrt unterlegene zellbiologische Eigenschaften gegenüber der Tenozyten der männlichen Spender. Dies könnte ein möglicher Grund sein für ein schlechteres Heilungspotential der RM bei Frauen.

Die Tenozyten beider Patientengruppen konnten durch BMPs stimuliert werden. Die Sehnen-Knochenheilung der RM könnte möglicherweise durch BMPs verbessert werden, wobei BMP-7 aus zellbiologischer Sicht ein vielversprechender Faktor zu sein scheint.


Literatur

1.
Chung SW, et al. Factors affecting rotator cuff healing after arthroscopic repair: osteoporosis as one of the independent risk factors. Am J Sports Med. 2011.
2.
Grasso A, et al. Single-row versus double-row arthroscopic rotator cuff repair: a prospective randomized clinical study. Arthroscopy. 2009.
3.
Ma CB, et al. Bone morphogenetic proteins-signaling plays a role in tendon-to-bone healing: a study of rhBMP-2 and noggin. Am J Sports Med. 2007.
4.
Mihelic R, et al. Bone morphogenetic protein-7 (osteogenic protein-1) promotes tendon graft integration in anterior cruciate ligament reconstruction in sheep. Am J Sports Med. 2004.