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Fragestellung: Die Arthrose ist die häufigste Gelenkerkrankung weltweit. Untersuchungen zeigten, dass Defekte mit Mikrofrakturierung (MF) und Aufbringung einer zellfreien 3D-Trägermatrix deutlich besserer Ergebnisse erzielen als MF alleine. Bislang wird diese Technik nur bei traumatischer oder früher Arthrose eingesetzt. Unklar ist, ob Vorläuferzellen von Patienten mit fortgeschrittener Osteoarthrose das Potential zur chondrogenen Differenzierung und damit zum Aufbau von Knorpelmatrix bzw. Reparaturgewebe besitzen.

Methodik: Isolierte mesenchymale Vorläuferzellen (oaMPC) aus Patienten (n=3) mit Gonarthrose (Kellgren =3) wurden durch Durchflusszytometrie und Wachstumskinetik charakterisiert und mittels Chemotaxis-Assay (5% und 10% Humanserum) auf ihr Migrationspotenzial untersucht. Weiterhin wurde durch Einsatz von Induktoren ihr adipogenes (Insulin/ Indomethacin/IBMX), osteogenes (Ascorbinsäure/ beta-Glycerolphosphat) und chondrogenes (TGF-beta3) Differenzierungspotential untersucht. Die adipogene und osteogene Differenzierung wurde histologisch und immunhistochemisch, die chondrogene Induktion zusätzlich mittels PCR nachgewiesen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die oaMPC zeigten eine stabile Wachstumskinetik und bei Erreichen der Konfluenz eine fibroblastenartige Morphologie. Die Migrationsfähigkeit der Zellen erbrachten eine Migration von 36-48% bei 5% Humanserum und 21-34% bei 10% Humanserum im Vergleich zur Negativ-Kontrolle. Die Charakterisierung der Oberflächenantige zeigte, dass oaMPC positiv für CD44, CD73, CD90, CD105 und CD166 (>90%) waren, sowie negativ auf hämatopoetische Antigene CD14, CD34 und CD 45 (<1%).

Die Ausbildung von Fettvakuolen wies eine deutliche adipogene Kapazität nach. Osteogen induzierte oaMPC zeigten aufgrund reduzierter Kalzifizierung der extrazellulären Matrix ein vermindertes Potential zur osteogenen Differenzierung. Chondrogen differenzierte oaMPc wiesen histologisch und immunhistochemisch Proteoglykane und Kollagen Typ II auf.

Auf Genexpressionsebene konnte eine signifikante Erhöhung (p<0,01) der für die Chondrogenese typischen Markergene für Kollagen Typ II, Aggrekan, COMP, Linkprotein und Kollagen Typ IX gegenüber nicht induzierten Kontrollen nachgewiesen werden.

Das multipotente Differenzierungspotential der osteoarthrotischen mesenchymalen Vorläuferzellen konnte bestätigt werden. Zusammenfassend besitzen mesenchymale Vorläuferzellen aus arthrotisch veränderten Gelenken die Potenz für den Einsatz bei gelenkerhaltenden Therapieoptionen zur Behandlung der Arthrose.