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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

Altersabhängige Untersuchung der chondrogenen Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen in vitro

Meeting Abstract

  • V. Dexheimer - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • S. Müller - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • F. Braatz - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Abteilung Orthopädie II, Heidelberg, Germany
  • W. Richter - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocEF20-1234

DOI: 10.3205/09dkou088, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou0882

Published: October 15, 2009

© 2009 Dexheimer et al.
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Fragestellung: Infolge von Gelenkerkrankungen oder Trauma kommt es zur Schädigung von artikulärem Knorpel. Eine Möglichkeit der Behandlung fokaler Knorpeldefekte ist die Autologe Chondrozytentransplantation, bei der in vitro expandierte autologe Chondrozyten in den Defekt transplantiert werden, die aus gesunden Knorpelbiopsien gewonnen werden müssen. Im Rahmen des Tissue Engineerings ist es mittlerweile möglich, Chondrozyten durch Differenzierung mesenchymaler Stammzellen zu erhalten mit dem Ziel sie alternativ zur Zelltherapie einzusetzen. Dabei stellt sich die Frage, ob MSC unabhängig vom Spenderalter für eine Differenzierung zu Chondrozyten geeignet sind.

Methodik: Zur Isolierung mesenchymaler Stammzellen wurde Patienten aus zwei Altersgruppen (24–49 Jahre, n=8 und 64–80 Jahre, n=10) Knochenmark entnommen. Die MSC wurden bis Passage 3 expandiert und ihre Generationszeit ermittelt. In Passage 3 wurde die chondrogene Differenzierung in einer Hochdichte-Pelletkultur induziert, indem jeweils 500.000 mesenchymale Stammzellen in chondrogenem Medium mit TGFβ-1 für sechs Wochen kultiviert wurden. Anschließend wurden die Pellets histologisch mit Alcianblau für Proteoglykane und immunhistochemisch für Collagen II gefärbt. Die Collagen-II-Färbungen wurden mit einem histologischen Score beurteilt, der Proteoglykangehalt mit einem Alcianblau-Assay und der Collagen II-Gehalt quantitativ mittels ELISA ermittelt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Generationszeit der Zellen nimmt mit der Passagenzahl zu. In der alten Gruppe war bei Passage 3 die Verdopplungszeit signifikant höher als in der jungen Gruppe (p=0,001). Die histologischen Befunde der jungen Gruppe zeigen, dass die Pellets von 5/8 Spendern komplett durchdifferenzierten, 1/8 partiell und 2/8 nicht differenzierten. In der alten Gruppe differenzierten die Pellets von 4/10 Spendern komplett, 2/10 partiell und 4/10 gar nicht. Ein Trend zu einem 1,5-fach niedrigeren histologischen Score (p=0,09), 1,5-fach niedrigeren Proteoglykangehalt (p=0,6) und einem 3-fach niedrigeren Collagen II-Gehalt (p=0,248) wird aufgrund der hohen Spendervariabilität nicht signifikant. Eine kurze Generationszeit der Zellen während der Expansion korrelierte signifikant mit einem erhöhten Collagen-II-Gehalt nach 6-wöchiger Differenzierung.

Die Variabilität der Chondrogenese zwischen den einzelnen Spendern scheint einen größeren Einfluss auf die Fähigkeit zur Chondrogenese zu haben als das Alter. Das Alter eines Spenders allein ist damit kein Ausschlusskriterium für eine Behandlung mit mesenchymalen Stammzellen. Neben der Generationszeit in P3 als mögliches Kriterium zur Voraussage der chondrogenen Differenzierung, sollen in Folgearbeiten molekulare Marker identifiziert werden, die mit der Knorpelbildungsfähigkeit der Zellen korrelieren.