gms | German Medical Science

Einleitung: Im Bereich des Tissue Engineering gewinnt die Biofunktionalisierung von medizinischen Implantaten wie zum Beispiel an Integrine bindende RGD-Peptide zunehmend an Interesse. Durch entsprechende Beschichtung von Implantaten könnte es durch Zellen wie Osteoblasten die via Integrine an diese Peptide binden zu einer verbesserten Osteointegration kommen. Für die Rekonstruktion von größeren Knochendefekten werden bisher unter anderem Allografts verwendet. Bei der hierbei notwendigen Vorbehandlung zur Sterilisation, wie Bestrahlung oder Autoklavierung, kommt es zwangsläufig zum Verlust biomechanischer und biologischer Eigenschaften. Ziel der vorliegenden Arbeit war es den in vitro-Effekt von humanen mit zyklischen RGD-Peptiden beschichteten spongiösen Knochenzylindern auf das Wachstum primärer humaner Knochenzellen zu untersuchen.

Methode: Dazu wurden aus humanen Schenkelhälsen nach Hüftendoprothesenimplantation gewonnene Knochenzylinder (Durchmesser 7mm; Höhe 2-3 mm) nach Reinigung mit PBS und Azeton mit zwei verschiedenen synthetischen zyklischen RGD-Peptiden (mit zwei bzw. vier Phosphatankern) über Nacht bei 4° C inkubiert. Im Anschluß wurden die Explantate mit primären humanen Knochenzellen (10.000 Zellen/Zylinder) besiedelt und für 8 Tage in Dulbecco’s modified Eagle’s Medium kultiviert. An Tag 1 und 8 Tag wurden Zellvitalität, Zellproliferation und Zelladhäsion an Knochenmatrix bestimmt. Ergänzend erfolgten histologische und immunhistologische (Alkalische Phosphatase, Osteocalcin und Kollagen I) Untersuchungen der mit RGD-Peptiden beschichteten und mit primären humanen Knochenzellen versetzten Knochenpräparate. Als Kontrollgruppe dienten auf unbehandelten Knochenzylindern ausgesäte Knochenzellen.

Ergebnisse: Durch die Beschichtung der Knochenpräparate mit den RGD-Peptiden kam es zu einer signifikanten Steigerung der Knochenzellproliferation bis zu 40%. Eine signifikante Veränderung des Ausmaßes der Zelladhäsion an die beschichteten Knochenpräparate im Vergleich zur unbehandelten Kontrollgruppe konnte nicht gezeigt werden.

Diskussion: Diese Befunde geben Hinweis darauf, daß sich die Osteointegration von Allografts durch die Beschichtung mit RGD-Peptiden vor Implantation, besonders an der Grenzfläche zum intakten Knochen, wesentlich verbessern lassen könnte.