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Fragestellung: Die Zellen des Annulus fibrosus sind, ebenso wie Chondrozyten des hyalinen Gelenkknorpels, von einer perizellulären Matrix (PZM) umgeben. Die PZM als ein Bestandeil der extrazellulären Matrix im Bandscheibengewebe umgibt die Zelle vollständig, wodurch jedes Signal das die Zelle erreicht, diese vorher passieren muss und vermutlich auch durch sie beeinflusst wird. Es wird daher davon ausgegangen, dass die PZM die Präsentation nicht nur biochemischer, sondern auch biophysikalischer Faktoren reguliert und damit die Zellbiosynthese kontrolliert. In dieser Studie sollte untersucht werden, ob das Überleben der Bandscheibenchondrozyten bei Belastung von der Ausprägung der PZM abhängt.

Methodik: Hierzu wurde Bandscheibengewebe einmalig einer Kompression um 50% der Ursprungshöhe mit einer Frequenz von 1 Hertz ausgesetzt und im Live-Dead Assay mit nichtbelasteten Proben derselben Bandscheibe verglichen. Untersucht wurde Gewebe des Annulus fibrosus von n=15 intraoperativ gewonnenen humanen, sowie n=5 bovinen Bandscheiben. Zur Untersuchung wurden uniforme Zylinder standardisierter Höhe und Größe geschnitten. Mittels Immunfluoreszenzmikroskopie erfolgte die Live-Dead Analyse (Propidium-Iodid und CellTracker) sowie die Darstellung der PZM (Kollagen-VIA3 Färbung). Die Quantifizierung der PZM erfolgte durch Einteilung der jeweiligen Ausprägung um die einzelnen Zellen durch Zuweisung zu drei verschiedenen Ausprägungsgraden (< 25%, 25-75%, >75% Zirkumferenz in der Histologie). Aus den hiermit erstellten gewebespezifischen gewichteten PZM-Mittelwerten konnte in Gegenüberstellung mit der jeweiligen Rate an apoptotischen Zellen in der Live-Dead Untersuchung die schützende Funktion der PZM ermittelt werden.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigte sich in der Kompressionsgruppe eine signifikant höhere Apoptoserate (p=0,01). Somit ist dieser Ansatz geeignet, Einflußfaktoren auf das zelluläre Überleben zu untersuchen.

Bei der Auswertung der Apoptoserate in Abhängigkeit von der PZM zeigte sich, daß der gewichtete Mittelwert der PZM-Ausprägung für tote Zellen signifikant niedriger war, als bei den überlebenden Zellen. Dies konnte sowohl in den humanen, wie auch bovinen Proben beobachtet werden (jeweils p<0,01).

Die PZM trägt somit wesentlich zum Schutz der Zellen vor biomechanischer Überlastung bei. Inwiefern hier auch ein Vorteil in Bezug auf die zelluläre Synthesefähigkeit vorliegt, ist aktuell Gegenstand von weiteren Untersuchungen. Sollte sich auch hier eine Überlegenheit durch Vorhandensein von PZM zeigen, wäre zu überlegen, ob bei der Anwendung zellbasierter regenerativer Verfahren statt der Verwendung der bisher üblichen isolierten Chondrozyten ohne PZM, auf Chondrozyten mit PZM gewechselt werden sollte.