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Effekt der Implantation von TGF-β1-freisetzenden PEOT/PBT-Multiblockträgermaterialien auf die frühe osteochondrale Defektreparatur – eine translationale Untersuchung im Minischwein
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Autoren
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Ann-Kathrin Asen
- Zentrum für Experimentelle Orthopädie, Homburg, Germany
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Lars Goebel
- Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Homburg, Germany
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Ana Rey-Rico
- Zentrum für Experimentelle Orthopädie, Lehrstuhl für Exp. Orthopädie und Arthroseforschung, Universitätsklinikum des Saarlandes, Homburg, Germany
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Lorenzo Moroni
- Tissue Regeneration Department, University of Twente, NB Enschede, Netherlands
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Jerome Sohier
- Institute of Biology and Chemistry of Proteins, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Lyon, France
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David Zurakowski
- Children's Hospital Boston, Abteilung für Anästhesie und Chirurgie, Harvard Medical School, Boston, United States
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Magali Cucchiarini Madry
- Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Zentrum für Experimentelle Orthopädie, Homburg, Germany
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Henning Madry
- Universität des Saarlandes, Zentrum für Experimentelle Orthopädie, Homburg, Germany
| Veröffentlicht: | 23. Oktober 2017 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Die kontrollierte Freisetzung des transformierenden Wachstumsfaktors beta 1 (TGF-β1) aus Poly(Ethylenoxid)-Terephthalat/Poly(ButylenTerephthalat)-Multiblockträgermaterialien [PEOT/PBT] induziert die chondrogene Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen in vitro. Wir testeten die Hypothese, dass die Implantation TGF-β1-freisetzender Trägermaterialien die Frühphase der Reparatur von osteochondralen Defekten im Kniegelenk im Großtiermodell in vivo verbessert.
Methodik: Göttinger Minischweine (n = 7; 38,5 ± 5,1 kg) erhielten bilateral osteochondrale Defekte (Durchmesser: 3,2 mm, Tiefe: 5,0 mm) in den medialen Femurkondylus. Alternierend per Knie wurden TGF-β1-freisetzende Trägermaterialien (Therapiegruppe) oder TGF-β1-freie Trägermaterialien (Negativkontrolle) in den subchondralen Knochen implantiert. Die osteochondrale Reparatur wurde post mortem makroskopisch, semiquantitativ histologisch und immunhistochemisch (Farbintensitäten anti-Typ-II-Kollagen, anti-TGF-β1), sowie mikrocomputertomographisch analysiert. Daten sind als Mittelwert ± Standardabweichung angegeben. Statistische Auswertung erfolgte durch den Students T-Test (Signifikanzniveau α = 0,05; Power β = 0,20). Stichprobengrößenberechnungen zeigten eine ausreichende Power, um signifikante Unterschiede von 4 Punkten in der Gesamtpunktzahl des Sellers-Bewertungssystems bei Annahme einer Standardabweichung von 3 Punkten nachzuweisen (Abbildung 1 [Abb. 1]).
Ergebnisse: 4 Wochen postoperativ war per semiquantitativer Immunhistochemie eine signifikant höhere TGF-β1-Konzentration in der Umgebung der TGF-β1-freisetzenden Trägermaterialien als bei den Kontrollträgermaterialien vorhanden (Tabelle 1 [Tab. 1], Abbildung 1 [Abb. 1], p < 0,001). Die makroskopische und histologische Knorpelreparaturanalyse zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen. Die frühe Rekonstitution des subchondralen Knochens war nicht signifikant moduliert (Tabelle 2 [Tab. 2]).
Schlussfolgerungen: Implantation von TGF-β1-freisetzende PEOT/PBT-Trägermaterialien stellt den Wachstumsfaktor lokal im osteochondralen Defekt bereit. Aufgrund dieser nachgewiesenen Präsenz erhöhter Konzentrationen von TGF-β1 in situ sowie des publizierten Einflusses von TGF-β1-Trägermaterialien auf die Chondrogenese in vitro sowie die hohe Homogenität zwischen den TGF-β1-Genen von Mensch und Schwein sind weitere Studien in vivo mit längerer Versuchsdauer nötig.
