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Fragestellung: Das Problem der operativen Knorpeltherapie in der Arthrosebehandlung liegt nicht in der Gewinnung mesenchymaler Vorläuferzellen (MSC) für die Neochondrogenese sondern deren unvollständige Umwandlung zu einem hyalinen Regenerat. In eigenen Untersuchungen wurde die Regulation chondrogener Wachstumsfaktoren und die Freisetzung von MSC in Abhängigkeit von knochenmarkstimulierenden Operationsverfahren wie der Abrasionsarthroplastik (AAP) und Mikrofrakturierung (MF) im postoperativen Hämarthros nach Kniegelenkarthroskopie belegt. Die aktuellen Untersuchungen sollen die im Hämarthros befindlichen MSC näher charakterisieren und deren chondrogenes Potential überprüfen.

Methodik: Von 190 Patienten nach Kniegelenkarthroskopie (AAP, MF, Abrasionschondroplastik (ACP), Meniskusteilresektion) wurde das postoperative Hämarthros mittels Drainage asserviert und Proben nach 22 und 44 h entnommen, neunmal erfolgte eine Punktatasservierung 7 Tage nach OP. Aus dem Hämarthros wurde Serum für geplante Stimulierungsversuche gewonnen, mononukleäre Zellen wurden durch Ficoll-Dichtegradientenzentrifugation isoliert und kultiviert. Adhärente MSC wurden nach zweifacher Subkultivierung auf charakteristische Marker (Kollagen I, IV, IX, Aggrecan, CD 34, 44, 105, 140 a/b) mittels RT-PCR, ELISA, Luminex^®-Assay, Immunhistochemie und Immunfluoreszenz untersucht. Zeitgleich wurde die Expression knorpelanaboler Wachstumsfaktoren im Hämarthros-Serum analysiert. Nach Proliferation wurden die MSC in eine Hohe-Dichte-Kultur überführt. Diese 3D Kultur wurde mit Hämarthros-Serum im Vergleich zu Standardseren (FCS-haltig, käufliche Stimulationsseren) kultiviert und die MSC hinsichtlich ihrer chondrogenen Differenzierung (Kollagen I, II, IX, Chondroitin-4-sulfat) analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Knochenmarkeröffnende Verfahren führen zur vermehrten Freisetzung von MSC und knorpelanabolen Wachstumsfaktoren wie TGF-β, IGF-1 und VEGF im Vergleich zur ACP. Eine Woche postoperativ verzehnfachte sich die Anzahl der MSC im Hämarthros bei teilweiser Chondrozyten-ähnlicher Morphologie-Veränderung.

MSC besitzen in der Primärkultur eine stabile spindelförmige Struktur und konnten als CD 44+ mit Kollagen I-Nachweis determiniert werden. Unter chondrogener Stimulierung in der Hohe-Dichte-Kultur verändert sich deren morphologische Struktur zu Chondrozyten-ähnlichen Zellen mit Extrazellulärmatrixproduktion. Die Proliferationsfähigkeit der Zellen wurde mit dem Marker Ki67 nachgewiesen. MSC nach ACP proliferieren in der 3DKultur jedoch nicht (Ki67 negativ).

Knochenmarkstimulierende Verfahren können über die gesteigerte Freisetzung anaboler Wachstumsfaktoren und MSC die Neochondrogenese beeinflussen. Unter Stimulation mit den Wachstumsfaktoren zeigen die nach abrasionsarthroplastischen Eingriffen aus dem Hämarthros isolierten MSC eine Umwandlung zu einem morphologisch hyalin-vergleichbarem Knorpelgewebe und belegen damit den Stellenwert der knochenmarkstimulierenden Operationsverfahren in der arthroskopischen Therapie von Knorpelschäden.