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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

Einwachsverhalten von stammzellbesiedelten Knochenersatzkonstrukten bei "critical-size"-Defekten im Kleintiermodell

Meeting Abstract

  • M. Pretzsch - Universität Leipzig, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Leipzig, Germany
  • S. Ebert - Universität Leipzig, Translationszentrum Regenerative Medizin, Leipzig, Germany
  • G. John - Universität Leipzig, Biotechnologisch-Biomedizinisches Zentrum, Leipzig, Germany
  • A. Bader - Universität Leipzig, Biotechnologisch-Biomedizinisches Zentrum, Leipzig, Germany
  • A. Deiwick - Universität Leipzig, Biotechnologisch-Biomedizinisches Zentrum, Leipzig, Germany
  • G. von Salis-Soglio - Universität Leipzig, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Leipzig, 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. DocPO17-1548

DOI: 10.3205/09dkou681, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou6817

Published: October 15, 2009

© 2009 Pretzsch et al.
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Fragestellung: Ziel der Studie war, das regenerative Potential von osteogen vordifferenzierten stammzellbesiedelten anorganischen Tricalciumphosphat-Konstrukten im Vergleich zu nichtbesiedelten TCP-Zylindern in Bezug auf das Remodelling des Knochenersatzmaterials und der Knochenneubildung zu untersuchen. Darüber hinaus sollte der Einfluss der Besiedelungszeit der Konstrukte auf das Einwachsverhalten dargestellt werden.

Methodik: Nach Entnahme von Knochenmark aus dem Beckenkamm von New Zealand White Rabbits erfolgte die Isolierung von bmMSC (bone marrow mesenchymal stem cells) durch Dichtegradienten-Zentrifugation. Diese wurden dann 4 Wochen in vitro osteogen differenziert. Anschließend erfolgte die Besiedelung der TCP-Zylinder (10x6 mm, Curasan AG) mit den Zellen. Dazu wurden jeweils verschiedene Besiedelungszeiten von 1h, 24h, 48h, 7 bzw.14 Tage (jeweils 5 Zylinder) gewählt. Als Kontrollen dienten unbesiedelte Zylinder. Als Modell für einen "critical-size" wurde eine entsprechend der Zylindergröße eingebrachte Bohrung am lateralen Femurkondylus der Kaninchen gewählt. Die Konstrukte wurden randomisiert und press-fit in die Defekte eingebracht. Nach einer Standzeit von 3 bzw. 6 Monaten erfolgte die Auswertung der explantierten Kondylen mittels microCT-Analyse (Score) und histologischer Auswertung an unentkalkten Knochenschliffen (Technovit®-einbettung, Dicke ca. 20 µm, Toluidinblaufärbung).

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die osteogene Differenzierung der bmMSC konnte durch Expression osteogener Marker auf immunhistochemischer und RNA-Ebene (Collagen type I, Ostenectin, Alkal. Phosphatase) nachgewiesen werden. Die histologische Aufarbeitung zeigte, dass eine Besiedelungsdauer von 7 oder 14 Tagen zu einer gesteigerten Resorption und Osteoid-Bildung gegenüber den anderen Gruppen führte. Zugleich fand sich in diesen Gruppen auch eine hohe Bindegewebsbildung, die über chondrogene Differenzierung zu Geflechtknochenbildung führte. Bei den Gruppen mit unbesiedelten und kurzzeitig besiedelten Zylindern (1h) war die Knochenneubildung auf der Oberfläche der Zylinder stärker ausgeprägt, jedoch war die TCP-Resorption deutlich geringer. Die Auswertung der micro-CT anhand eines radiologischen Scores bestätigte diese Ergebnisse durch gute Ergebnisse in den Gruppen mit 7d und 14d Besiedelungszeit hinsichtlich der Resorption des Materials sowie des klinischen Heilungsstadiums. Die Besiedelungsdauer von stammzellbesiedelten Knochersatzmaterialien scheint somit das Regenerationspotential qualitativ und quantitativ zu beeinflussen, wobei eine längere Besiedelung zu einer rascheren Resorption des Trägermaterials führt. Inwieweit eine osteogen Vordifferenzierung der Stammzellen zu einem besseren Resultat führt, muss in weiterführenden Studien untersucht werden.