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Prävention degenerativer Knorpelschäden mittels BMP-7 augmentiertem, thermosensitivem Hydrogel
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Autoren
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Alexander Keppler
- Klinikum der Universität München, Klinik für Allg., Unfall-, Hand- & Plast. Chirurgie , Experimed, Regenerative Medizin und experimentelle Chirurgie, München, Germany
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Carl Neuerburg
- LMU München, Chirurgische Klinik und Poliklinik München, Campus Großhadern, Klinik für Allg.-, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, München, Germany
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Ines Westphal
- Klinik für Allg.-, Unfall-, Hand- und Plastische Chirurgie, Klinikum der LMU München, LivImplant GmbH, Starnberg, München, Germany
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Attila Aszodi
- Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität, Chirurgische Klinik, München, Germany
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Wolfgang Böcker
- LMU München, Chirurgische Klinik und Poliklinik München, Campus Großhadern, Klinik für Allg.-, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, München, Germany
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Matthias Schieker
- Ludwig-Maximilians-Universität, Experimentelle Chirurgie und Regenerative Medizin, LivImplant GmbH, Starnberg, München, Germany
| Veröffentlicht: | 10. Oktober 2016 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Die Arthrose des Kniegelenkes (OA) stellt aufgrund unserer zunehmend alternden Gesellschaft eine wachsende sozioökonomische Belastung dar. Wachstumsfaktor-basierte regenerative Therapieansätze könnten eine zukünftige Behandlungsoption darstellen dem Knorpelverlust, z.B. nach Trauma, entgegenzuwirken.
Aufgrund der chondroprotektiven Eigenschaften und anabolen Effekte von BMP-7 auf Chondrozyten wurde in der vorliegenden Arbeit die Biokompatibilität und Funktionalität eines BMP-7 augmentierten thermosensitiven Hydrogels unter in-vivo Bedingungen getestet.
Methodik: Dazu wurde BMP-7 (rh-BMP-7, Olympus Biotech, Frankreich) augmentiertes BDI-Hydrogel (Pluronic 123 mit Butandiisyocyanat (BDI); LivImplant GmbH, Deutschland; BMP-7 Konzentration: 0,2µg/10µl Hydrogel) in adulten, männlichen C57BL/6 Mäusen (n=44) untersucht.
Um den Einfluss auf OA darzustellen wurde bei den Mäusen eine OA mithilfe der Dissektion des medialen meniscotibialen Ligaments (DMM-Modell) induziert. Die Injektion erfolgte jeweils direkt im Anschluss an die Operation. Folgende Gruppen wurden untersucht: A) BMP-7 augmentiertes Hydrogel; B) Hydrogel; C) keine Injektion nach OP D) Kontrolle: kontralaterales Kniegelenk.
Nach 4 (n=4 pro Gruppe) und 8 (n=7 pro Gruppe) Wochen wurden die Tiere exsanguiert und die Kniegelenke der histologischen Evaluation mittels sagittalen Schnitten zugeführt. Es wurden Hämatoxylin und Eosin (Übersicht) und Toluidinblaufärbungen (Proteoglykane) angefertigt. Die histologische Auswertung erfolgte mittels eines semi-quantitativen Scores, der die Knorpeloberfläche und Erosionstiefe beurteilt. Die statistische Auswertung erfolgte mittels eines Man-Whitney-U Tests (GraphPad Inc., USA)
Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der 4 Wochen BMP-Hydrogel Gruppe konnte eine signifikant (p<0,05) geringere Knorpelerosion als in der Kontrollgruppe festgestellt werden. Nach 8 Wochen konnte eine tendenziell geringere Knorpelerosion als in der Kontrollgruppe beobachtet werden. Es ist davon auszugehen, dass hier der BMP Release nicht mehr ausreichend ist. Die nicht operierten Gelenke zeigten eine nicht feststellbare bis milde OA. Eine alleinige Injektion von Hydrogel hatte keinen signifikant positiven Einfluss auf den Verlauf der OA. Entzündungs- oder Fremdkörperreaktionen auf das Gel konnten nicht festgestellt werden.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass ein mit BMP-7 augmentiertes Hydrogel initial einen positiven Einfluss auf die Verhinderung einer OA hat und deren Progression verlangsamen kann. Zudem stellt die intraartikuläre Injektion eines thermosensitiven Hydrogels eine minimalinvasive und praktikable Möglichkeit dar, zielgerichtet Wirkstoffe zu applizieren.
