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Fragestellung: Frakturheilung resultiert in 5-10% der Fälle in Pseudarthrosenbildung. Die Entwicklung erfolgreicher Therapien ist folglich von hoher klinischer und sozioökonomischer Relevanz. Therapeutischer Goldstandard ist die autologe Spongiosaplastik, die mit teils erheblichen Nachteilen einhergeht. Mittels Reamer-Irrigator-Aspirator (RIA)-System gewonnenes Material ist reich an mesenchymalen Stammzellen (MSC) und stellt eine alternative Quelle für autologes Material dar. Bone Morphogenetic Protein 7 (BMP7) ist ein therapeutisch eingesetzter Wachstumsfaktor. Bisher fehlen in vivo-Nachweise seiner Interaktion mit MSC aus RIA-Material (RIA-MSC) und Beckenkammspongiosa (BMSC).

Unsere Studie hatte das Ziel, die osteogene in vivo-Potenz von MSC der beiden Gewebequellen und ihre Reaktion auf Stimulation durch BMP7 zu vergleichen.

Methodik: Aus RIA-Material und Beckenkammaspirat 11 humaner Spender wurden MSC isoliert. Der Stammzellcharakter wurde mittels Nachweis von Oberflächenantigenen und Differenzierungsfähigkeit in vitro aufgezeigt. Für die in vivo-Analyse wurden Konstrukte aus β-Tricalciumphosphat und MSC verwendet. Je Spender und Gewebequelle wurden Konstrukte ohne BMP7, mit 0,1µg/ml und 1µg/ml BMP7 angefertigt und für acht Wochen subkutan in immundeffiziente Mäuse implantiert. Die Knochenbildung in den Konstrukten wurde anschließend mittels Hämatoxylin/Eosin-Färbung quantitativ, sowie Safranin O/Fast Green- und Hämatoxylin/Eosin/Safran-Färbung qualitativ analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der Stammzellcharakter konnte für alle Populationen nachgewiesen werden. In vivo konnten wir in qualitativer Hinsicht die Bildung mineralisierten Knochengewebes beobachten. In quantitativer Hinsicht wurde der prozentuale Flächenanteil des Knochens bestimmt. Ohne Stimulation war dieser Anteil bei RIA-Konstrukten signifikant höher (RIA-MSC: 5,06%; BMSC: 2,57%; *p=0,015). Auch bezüglich der Konstrukte, die mit 0,1µg/ml BMP-7 stimuliert wurden, beobachteten wir in der RIA-Gruppe signifikant höhere Werte (RIA-MSC: 6,65%; BMSC: 3,71%; *p=0,009). Zwischen Konstrukten, die mit 1µg/ml BMP-7 stimuliert wurden, fanden wir keine signifikanten Unterschiede. Des Weiteren analysierten wir den Verlauf der osteogenen Potenz in Folge der BMP-7-Stimulation. In der RIA-Gruppe zeigte sich ein signifikanter Anstieg nach Stimulation mit 0,1µg/ml BMP7 (-BMP7: 5,06%; 0,1µg/ml BMP7: 6,65%; *p=0,049). Im Vergleich hierzu konnten wir durch eine höhere Konzentration keinen signifikanten Anstieg mehr beobachten. In der BMSC-Gruppe beobachteten wir durch Zugabe von 0,1µg/ml (-BMP7: 2,57%; 0,1µg/ml BMP7: 3,71%; *p=0,031) und 1µg/ml BMP7 jeweils signifikante Anstiege (-BMP7: 2,57%; 1µg/ml BMP7: 5,06%; *p=0,012).

RIA-Material stellt eine klinisch nutzbare alternative Quelle für MSC mit hoher osteogener Potenz dar. Wir konnten nachweisen, dass die osteogene Potenz in vivo von sowohl RIA-MSC als auch BMSC in Folge von Stimulation durch BMP-7 ansteigt. RIA-MSC reagieren hierbei empfindlicher als BMSC auf schon geringe BMP-7-Konzentrationen.