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Fragestellung: Die ACT stellt ein etabliertes Verfahren der regenerativen Knorpelchirurgie dar. In bis zu 20% kommt es jedoch im postoperativen Verlauf zu Komplikationen wie Delamination, ausbleibende Integration, bzw. Differenzierung, sowie ungenügende Defektfüllung. Als mögliche Ursache wird ein inflammatorisches Milieu, welches eine erhöhte Konzentration von katabolen Zytokinen aufweist, diskutiert. Diese Studie befasst sich mit der Frage, ob das Zytokin TNFα, welches als wichtiger Faktor der Arthroseprogression bekannt ist, den chondrogenen Stoffwechsel negativ beeinflusst und ob dies durch den Antikörper Adalimumab antagonisiert werden kann.

Methodik: Bovine artikuläre Chondrozyten wurden nach dem Verfahren der ACT kultiviert und in Passage 3 in einen Polyurethanscaffold transferiert. Die physikalische Belastung durch eine Kombination aus dynamischer Kompression (10-20% der Scaffoldhöhe) und Rotation (±25º) erfolgte mit einem Keramikball in einem Kniegelenks-spezifischen Bioreaktor. Eine statische Kultur wurde zur Kontrolle angelegt. Dem Medium wurden entweder TNFα (20ng/ml), Adalimumab (10 μg/ml) oder die Kombination aus Zytokin und Antikörper beigemischt. Zur Beurteilung des resultierenden Gewebes wurden DNA und GAG quantifiziert sowie die Genexpression von anabolen (Collagen 2, Aggrecan, COMP, PRG4), katabolen (MMP3, MMP13), Dedifferenzierungs- (Collagen 1) und Hypertrophie- (Collagen 10) Markern bestimmt. Zur histologischen Beurteilung wurde eine SafraninO-Färbung angefertigt und immunhistochemisch Collagen 1 und 2 ermittelt. Zur statistischen Auswertung wurde der Mann-Whitney U-test herangezogen. (Signifikanz p<0.05)

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Unter Zugabe von TNFα wurden grundsätzlich anabole Stoffwechselmarker herunterreguliert, katabole stärker exprimiert. Die dynamische Belastung führte allgemein im Vergleich zur statischen Kultur zu einer verstärkten Chondrogenese, konnte jedoch den Einfluss von TNFα nicht vollständig neutralisieren. Insbesondere der anabole Stoffwechselmarker Collagen 2 wurde unter Hinzugabe von TNFα weniger exprimiert (statisch p=0.029; dynamisch p=0.006). Der katabole Marker MMP3 war unter TNFα signifikant erhöht (statisch p=0.035; dynamisch p=0.001). Durch Adalimumab ließen sich alle katabolen Einflüsse umkehren. In der histologischen, sowie immunhistochemischen Beurteilung wurde eine reduzierte Matrixausbildung in den TNFα Gruppen nachgewiesen. Adalimumab konnte diesen Einfluss unterbinden. Diese Studie zeigt, dass TNFα einen negativen Einfluss auf die hier durchgeführte Chondrogenese hat. Dies wird insbesondere durch die Veränderung des Genexpressionsmusters in Richtung eines katabolen Stoffwechsels und die verringerte Matrixqualität belegt. Dieser Effekt kann durch Adalimumab vollständig antagonisiert werden. Die isolierte dynamische Belastung hat einen weiteren positiven Einfluss auf die Chondrogenese, sodass vermutlich die Kombination aus Antikörper und Belastung die besten Bedingungen für die Chondrogenese im arthrotischen Milieu darstellt.