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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Die simulierte ACT unter arthrotischen Bedingungen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Gian M. Salzmann - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität, Department Orthopädie und Traumatologie, Freiburg i.Br., Germany
  • Julian Erggelet - Unfallchirurgie Uni Freiburg, Freiburg, Germany
  • Philipp Niemeyer - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Department Orthopädie und Traumatologie, Freiburg, Germany
  • Hagen Schmal - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Department Orthopädie und Traumatologie, Freiburg, Germany
  • Martin Stoddart - AO ARI, Davos, Switzerland
  • Sibylle Grad - AO Forschungsinstitut, Biochemie & Zellbiologie, Davos Platz, Switzerland
  • Mauro Alini - AO Forschungsinstitut, Davos-Platz, Switzerland
  • Norbert P. Südkamp - Albert-Ludwigs-Universität, Universitätsklinikum Freiburg, Department Orthopädie und Traumatologie, Freiburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR20-649

DOI: 10.3205/12dkou500, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou5001

Published: October 2, 2012

© 2012 Salzmann et al.
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Fragestellung: Die klinische Ausführung der autologen Chondrozytentransplantation (ACT) erfährt als Grenzindikation eine Anwendungsausdehung auf horizontal sehr ausgedehnte Defekte sowie mitunter bei vorliegenden milden arthrotischen Gelenkveränderungen. Ein Shift der synovialen Gelenkhomöostase hin Richtung eins arthrotischen Milieus ist vorhanden, wobei diese Umgebung bereits auch bei normalgrossen, chronischen Knorpelschäden besteht. Ziel dieser experimentellen Arbeit war die Anlayse einer ACT unter simulierten arthrotischen Gelenkbedingungen; und ob potentielle nachteilige Effekte antagonisiert werden können.

Methodik: Bovine, artikuläre Chondrozyten wurden dreidimensional in PU Matrices kultiviert. Die Matrices wurden entweder free-swell oder in einem Kniegelenks-typischen Bioreaktor einer physiologischen Kinematik (0.2mm Vorlast; dynamische sinusoidale Oszillation 0.6 mm±0.2 mm; Oberflächenreibung ±25° und 1Hz in Phasendifferenz für 2 x 1h jeden zweiten Tag) ausgesetzt-zur Simulation von klinischen in vivo Bedingungen. Dem Zellkultur-Medium wurde entweder singulär 1ng/ml IL-1beta, singulär ein IL-1ß-Rezeptorantagonist (100 ng/ml IL-1ra) oder beides oder kein Zusatz hinzugegeben. Hiermit enstanden insgesamt acht verschieden Gruppen (4 Gruppen free swell, 4 Gruppen Bioreaktor). Jede Gruppe wurde pro Experiment dreifach angelegt und als Ganzes 5 Mal wiederholt. Zwei Wochen nach in vitro Kultur

wurden GAG, DNA sowie die Genexpression (RT-PCR) von Collagen 1,2,10; COMP; PRG-4; Aggrecan; MMP 3,13; ADAMTs-5; Caspase 3; cell surface integrin alpha5, beta1; IL-1beta bestimmt. Aus dem Medium erfolgte die Bestimmung von GAG; NO sowie intrinsische IL-1beta Level.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Belastung im Bioreaktor allein induziert eine milde Chondrogenese im Vergleich zur angelegten Kontrolle. Der Zusatz von singulärem IL-1ß unterdrückte diese Chondrogenese für die typischen Chondrogenesemarker in der free swell Kultur. Durch die mechanische Belastung konnte die IL-1ß vermittelte Depression von wichtigen Markern der Chondrogenese (zum Beispiel Collagen Typ 2 und COMP) antagonisiert werden, währenddem mitunter ein synergistischer Rebound hervorgerufen werden konnte. Die Untersuchung der Integrine zeigte eine 50 %-ige Reduktion der Nitrat Freigabe in der IL-1ra antagonisierten Gruppe.

Ein arthrotisches intraartikuläres Milieu beeinflusst die Entwicklung von ACT-Transplantaten in einer simulierten in vivo Situation. Mechanische Stimulation beeinflusst positiv die negaitven Efffekte von IL-1ß in Bezug auf Integrität der extrazellulären Matrix und Knorpelqualität. Dieser Prozess kann durch Verwendung eines IL-1ß-Rezeptoranatagonisten partiell antagonisiert werden.