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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Charakterisierung migrationsfähiger mesenchymaler Stromazellen aus Knorpelgewebe und Analyse ihrer chemoattraktiven Wachstumsfaktoren

Meeting Abstract

  • A. Wildner - Universitätsklinikum Ulm, Universitätsklinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • J. Fiedler - Universitätsklinikum Ulm, Universitätsklinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • H. Reichel - Orthopädische Universitätsklinik Ulm am RKU, Ulm, Germany
  • R. Brenner - Universitätsklinikum Ulm, Universitätsklinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF13-1267

DOI: 10.3205/10dkou019, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0191

Published: October 21, 2010

© 2010 Wildner et al.
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Fragestellung: Neben dem Knochenmark kommen humane multipotente mesenchymale Stromazellen (MSCs) im Synovialgewebe sowie im Gelenkknorpel vor. Sie sind potentielle Kandidaten für die in situ Regeneration traumatisch oder degenerativ bedingter Gelenkerkrankungen. Die Fähigkeit zur Migration und chondrogenen Differenzierung sind wichtige Eigenschaften um, durch geeignete Rekrutierungsstrategien, Zellen gezielt zu Läsionen im Gelenkbereich zu führen und Defekte zu regenerieren. Welche Zellpopulation hierbei den größten Erfolg verspricht ist bisher unklar. Ziel der Arbeit war die Charakterisierung ausgewachsener Zellen aus humanen Knorpelresektaten und die Analyse chemoattraktiver Faktoren zur Mobilisierung.

Methodik: Humanes Knorpelgewebe aus arthrotischen Kniegelenken (Mankin Score 1–4) wurde in millimetergroße Stücke geschnitten. Die ausgewachsenen Zellen wurden mittels Durchflusszytometrie und unter Verwendung eines breiten Spektrums von Oberflächenantikörpern (Stro-1, CD9, CD14, CD34, CD44, CD45, CD54, CD73, CD133, CD166, CD271, MSCA-1) charakterisiert. Analog dazu wurden MSCs aus humanem Knochenmark zum Vergleich isoliert. Verschiedene Wachstumsfaktoren, z.B. PDGF-BB, IGF-1, TGF-β3 oder BMP-2, wurden in unterschiedlichen Konzentrationen auf ihr chemoattraktives Potential in einem Boyden Chamber Assay getestet. Zudem wurden die Zellen adipogen, osteogen und chondrogen unter Standardbedingungen differenziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: MSCs und die aus Knorpel ausgewachsenen Zellen zeigen ein ähnliches Expressionsmuster von Oberflächenmarkern. So konnte gezeigt werden, dass die Zellen positiv für Marker wie CD9, CD54 CD73, CD166, Stro-1 und MSCA-1 waren, welche unterschiedlich stark exprimiert wurden (CD9 33–66%, CD166 48–98% positive Zellen). Marker wie CD14, CD34, CD45 oder CD133 wurden sehr schwach oder gar nicht exprimiert (CD45 0–2%). Auch die Kombination mehrerer Marker führte zu ähnlichen Ergebnissen beider Zelltypen. Durch Chemotaxisexperimente konnte gezeigt werden, dass PDGF-BB mit einem chemotaktischen Index (CI) von 6,49±1,48 (M ± SD) ein potenter und für die Rekrutierung von Zellen aus dem Knorpelgewebe geeigneter Wachstumsfaktor ist. Interessanterweise war BMP-2 nur für die MSCs des Knochenmarks chemoattraktiv. Mithilfe verschiedener Differenzierungsassays konnte gezeigt werden, dass sowohl MSCs als auch ausgewanderte Zellen in vitro in Chondrozyten, Osteoblasten und Adipozyten differenzieren. Die ausgewachsenen Zellen aus dem Knorpelgewebe sind den aus Knochenmark isolierten MSCs im Bezug auf Oberflächenmarker sehr ähnlich unterscheiden sich aber in der chemotaktischen Ansprechbarkeit auf BMP-2. Effekte von BMP-2 auf die chondrogene Differenzierung der Zellpopulationen werden derzeit untersucht. Das differentielle Verhalten von Progenitorzellen unterschiedlicher Herkunft könnte für Ansätze der Knorpelregeneration von wesentlicher Bedeutung sein.