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Fragestellung: Chondrogen differenzierende MSCs exprimieren Merkmale hypertropher Wachstumsfugenchondrozyten. Dies stellt ein mögliches Problem für den Einsatz dieser Zellen für Tissue Engineering von hyalinem Knorpel dar, da Hypertrophie in vivo in Apoptose, Vaskularisation und Mineralisation des Gewebes endet. In Vorarbeiten konnte gezeigt werden, dass nach 14tägiger chondrogener Differenzierung mit TGFβ3 durch spezifische Kulturbedingungen, die auch bei Chondrozyten Hypertrophie akzelerieren, Hypertrophie induziert wird. Hierbei wurde wiederholt eine heterogene histologische Morphologie mit teils hypertrophen und teils dedifferenzierten Arealen beobachtet. Zudem wird in der Literatur TGFβ3 ein höheres chondrogenes Potential als TGFβ1 zugeschrieben. Im vorliegenden Versuch soll geklärt werden, ob durch Verlängerung der Prädifferenzierungsphase die Homogenität gesteigert werden kann und ob TGFβ3 im Vergleich zu TGFβ1 chondrogen differenzierende MSCs zur Hypertrophie prädisponiert.

Methodik: MSCs wurden aus humanen Knochenmarksaspiraten dreier Patienten gewonnen und für 14d bzw. 28d in Aggregatkultur in chondrogenem Medium (DMEM, 10 ng/ml TGFβ1 bzw. TGFβ3, 100 nM Dexamethason, 1% ITS+, 50 µg/ml Ascorbat 40 µg/ml L-Prolin) prädifferenziert. Hypertrophie wurde durch TGFβ-Entzug, Dexamethason-Entzug und Gabe von 1 nM Trijodthyronin induziert. Die Kontrollgruppen verblieben in chondrogenem Medium. Entnahmen erfolgten an Tag 1, 14, 28 und 42 zur histologischen, (immun-) histochemischen und biochemischen Analyse (DNA-Gehalt, Glycosaminoglycan (GAG)-Gehalt und Alkalische Phosphatase (ALP)-Aktivität im Medium).

Ergebnisse: Anhand der histologischen und biochemischen Ergebnisse zeigte sich zu keinem Entnahmezeitpunkt ein signifikanter Unterschied zwischen TGFβ1 und TGFβ3. Nach 14d Prädifferenzierung zeigten sich an Tag 28 histologisch in den hypertrophen Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe morphologisch weitgehend hypertrophe Bereiche mit kleinen dedifferenzierten Arealen. Gleichzeitig war in der hypertrophen Gruppe die ALP-Aktivität im Medium signifikant erhöht. DNA- und GAG-Gehalt unterschieden sich nicht signifikant. Nach 28d Prädifferenzierung fanden sich histologisch deutlich geringere Unterschiede zwischen hypertropher und Kontrollgruppe mit Persistenz dedifferenzierter Areale. GAG-Gehalt, DNA-Gehalt und ALP-Aktivität ergaben keine signifikanten Unterschiede.

Schlussfolgerungen: Im vorliegenden Versuch unterscheiden sich TGFβ1 und TGFβ3 weder in ihrem chondrogenen Potential, noch bezüglich der Auslösung von Hypertrophie. Nach 14d Prädifferenzierung kann durch die verwendeten Bedingungen klar ein hypertropher Phänotyp induziert werden, während nach 28d Prädifferenzierung die Unterschiede zwischen Kontroll- und hypertropher Gruppe verschwimmen. Bezüglich der Homogenität erbrachte die längere Prädifferenzierung keine Vorteile. Möglicherweise kann dies durch Zellselektion erzielt werden.