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Optimierung eines autologen Plasmakoagulats zur Knochenaugmentation mit mesenchymalen Stromazellen
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Autoren
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D. Seybold
- BG-Kliniken Bergmannsheil, Ruhr-Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany
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T.A. Schildhauer
- BG-Kliniken Bergmannsheil, Ruhr-Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany
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M. Köller
- BG-Kliniken Bergmannsheil, Ruhr-Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany
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G. Muhr
- BG-Kliniken Bergmannsheil, Ruhr-Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany
| Veröffentlicht: | 16. Oktober 2008 |
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Gliederung
Text
Einleitung: Multipotente mesenchymale Stromazellen (MSC) besitzen eine hohe Potenz zur Erneuerung bestimmter Gewebe. Für einen möglichen therapeutischen Einsatz im Bereich großer Knochendefekte können sie mit geeigneten Träger-Biomaterialien (z.B. poröse ß-Tricalciumphosphate) eingesetzt werden. Erste eigene Erfahrungen zeigten die Machbarkeit und gute Handhabung eines autologen Plasmakoagulats zur Frakturversorgung mit mesenchymalen Stromazellen unter klinischen Bedingungen. Ziel dieser in vitro-Studie war es, durch unterschiedliche Zentrifugationsstufen den Gehalt an Leukozyten/ Thrombozyten in den Plasmakoagulaten zu variieren und damit die Proliferation bzw. osteogene Differenzierung von mesenchymalen Stromazellen zu optimieren.
Methode: Humane mesenchymale Stromazellen des Knochenmarks wurden aus der Absaugflüssigkeit während Spongiosatransplantationen gewonnen. Mononukleäre Zellfraktionen wurden in RPMI1640-Zellkulturmedium (10% FCS, 4mM Glutamin) expandiert und danach als 3.-6. Passage in 6-Loch-Zellkulturplatten eingesät. Zur Gewinnung von zellfreiem bzw. zellhaltigem Plasma wurde Citrat-Blut freiwilliger Spender mit zwei unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten (1700 x UPM bzw. 3000 x UPM) zentrifugiert. Zellfreies und zellhaltiges Plasma (1,5 ml) wurde mit Leukozyten (Ficoll-separierte periphere mononukleäre Zellen, 2 x 10E6/1,5 ml RPMI1640) und/oder Thrombozyten (2 x 10E8 oder 1 x 10E8/1,5 ml RPMI1640) kombiniert und durch Zugabe einer 10%igen Calciumchlorid-Lösung zur Koagulation gebracht (15 min Raumtemperatur). Die so hergestellten verschiedenen Plasma-Clots wurden in gleich großen Teilen auf subkonfluente MSC gelegt und zusammen weiter kultiviert (2-3 Wochen). Zellmigration wurde mittels Fluoreszenzmikroskopie (Calcein-Färbung) analysiert. Die Zellproliferation wurde fluorophotometrisch gemessen (alamarBlue) und die osteogene Differenzierung über Zellmineralisierung (Alizarin-Rot) erfasst.
Ergebnisse: Mesenchymale Stromazellen migrierten aktiv in aufliegende Plasma-Clots. Die Proliferation von MSC wurde in Anwesenheit von Plasma-Clots signifikant gesteigert, wobei trombozytenhaltige Clots den größten Proliferationseffekt induzierten.
Mineralisierende (Alizarin-positive) Zellen wurden nur in Anwesenheit von Leukozyten-haltigen Clots nachgewiesen.
Schlussfolgerung: Autologe Plasma-Clot-Matrices eignen sich gut für den klinischen Einsatz, um MSC lokal zu applizieren. Aufgrund der dreidimensionalen Struktur können weitere MSC zusätzlich in die Matrix migrieren. Die Proliferation von MSC wird durch den Plasma-Clot gefördert. Eine osteogene Differenzierung der MSC kann durch Zugabe autologer Leukozyten in die Plasma-Clot-Matrix gesteigert werden.
