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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

BMP-7 beladene Mikrosphären: Vergleich der Kultivierung humaner, osteoarthrotischer Chondrocyten in-vitro und im Nacktmaus-Modell

Meeting Abstract

  • B. Schmidt-Rohlfing - Universitätsklinikum der RWTH, Unfallchirurgische Klinik, Aachen, Germany
  • M. Knobe - Universitätsklinikum der RWTH, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Aachen, Germany
  • K. Gavenis - Universitätsklinikum der RWTH, Orthopädische Klinik, Aachen, 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. DocEF20-1191

DOI: 10.3205/09dkou094, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou0944

Published: October 15, 2009

© 2009 Schmidt-Rohlfing et al.
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Fragestellung: Während die Effekte von BMP-7 (OP-1) auf Chondrozyten gut dokumentiert sind, kann durch den Einsatz von Mikrosphären eine kontrollierte Freisetzung des Wachstumsfaktors erzielt werden. Ziel der Untersuchung ist es, die Effekte von BMP-7, das aus Mikrosphären kontrolliert freigesetzt wird, auf humane Chondrozyten sowohl in-vitro als auch in-vivo zu untersuchen.

Methodik: Humane Chondrozyten wurden aus arthrotischen Kniegelenken gewonnen und in definierter Zellzahl (2 x 10^5 Zellen / ml) in eine 3D Matrix (Kollagen Typ-I Gel) eingebracht. In diese Matrix wurden zusätzlich mit BMP-7 beladene Mikrosphären (hergestellt aus PLGA) in definierter Menge eingebracht, so dass im Gewebe eine Konzentration von 50 ng/ml erreicht wurde. Als Kontrollgruppe wurden Zell-Matrix-Konstrukte ohne Mikrosphären mitgeführt. Die Zell-Matrix-Konstrukte wurden in einem ersten Versuch über einen Zeitraum von 6 Wochen in-vitro unter standardisierten Bedingungen kultiviert (N = 10). In einem zweiten Versuch wurden die Konstrukte subkutan im Bereich des Rückens von Nacktmäusen (N=10) implantiert und über einen Zeitraum von 6 Wochen belassen, bevor die Proben entnommen wurden. Anschließend wurden in beiden Versuchen als Bestimmungsmethoden durchgeführt:

1.
konventionelle Histologie (HE- und Safranin O-Färbungen);
2.
Immunhistochemie (Nachweis von Kollagen Typ II, Ki-67 als Proliferations Assay);
3.
quantitative PCR (Bestimmung der Aggrecan und Col-II Expression).

Durch rechnergestützte Auswertung konnte eine Quantifizierung der histologischen Ergebnisse vorgenommen werden.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Makroskopisch konnten in beiden Versuchen keine Unterschiede zwischen der Kontroll- und der verum Gruppe beobachtet werden. Mikroskopisch zeigte sich in beiden Versuchen ein vermehrtes Anfärben für Col-II und Proteoglycane jeweils in der verum Gruppe, wobei die Unterschiede bei dem in-vitro Versuch stärker ausfielen. Bei der quantitativen Auswertung des ersten Versuches fanden sich für Col-II und Proteoglycane jeweils signifikante Unterschiede (p=0,009 bzw. p=0,022). Diese Unterschiede waren bei der Auswertung des 2. Versuches nicht signifikant. Bei der Quantifizierung der Genexpression fanden sich in der Verum Gruppe jeweils höhere Werte für Col-II und Aggrecan, die jedoch das Signifikanzniveau von p<0,05 nicht erreichten.

Zusammenfassend zeigten unsere Ergebnisse eine gesteigerte Produktion von knorpelspezifischen Komponenten durch die kontrollierte Freisetzung von BMP-7 aus PLGA-Mikrosphären. Die Unterschiede in-vivo fielen insgesamt geringer aus als die in-vitro, wobei jedoch die absoluten Werte sowohl in der verum- als auch in der Kontrollgruppe in-vivo höher ausfielen. Dies weist grundsätzlich auf günstigere Bedingungen in-vivo für die Chondrozyten-Kultivierung hin.