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Fragestellung: Im Rahmen der in vitro Expansion artikulärer Chondrozyten dedifferenzieren diese und reduzieren ihr chondrogenes Potential. Zelluläre Seneszenz, bei der es zu einer irreversiblen Zellschädigung kommt, könnte hierbei eine entscheidende Rolle spielen. Speziell bei der autologen Chondrozytentransplantation (ACT) könnte sie die Bildung hyalinen Knorpels beeinträchtigen. Welchen Einfluss sie auf die in vitro Kultivierung von Chondrozyten nimmt und in wiefern Gewebe im Gebiet isolierter Knorpelschäden von ihr betroffen ist, war Fragestellung dieser Studie.

Methodik: Im Rahmen der ACT des Kniegelenks isolierten wir von 44 Patienten mit Knorpelschäden der Patella und der medialen Femurkondlye (mFK) Biopsien vom Defektgrund und der den Defekt umgebenden Randleiste. Natives Gewebe wurde histologisch und immunhistologisch untersucht. Molekularbiologische Analysen der Gewebeproben sowie aus diesen isolierter Zellkulturchondrozyten erfolgten nach RNA-Isolation mittels qualitativer und quantitativer PCR. Neben klassischen Markern intakten Knorpelgewebes (u. a. Col2A1) sowie geschädigten Gewebes (u. a. Col1A1, Col10A1) verwendeten wir etablierte und neue Marker zellulärer Seneszenz (Abi3BP, TRIF-1, SIRT-1). Die statistische Auswertung erfolgte mittels SPSS-Software. P-Werte < 0.05 wurden als statistisch signifikant erachtet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Histologische Untersuchungen von Proben des Defektgrunds der Patella zeigten typische Eigenschaften von Faserknorpel während Randleistengewebe intaktem hyalinen Knorpel entsprach. Diese Beobachtung wurde mit Hilfe eines etablierten Scoring-Systems validiert. Proben des Defektgrunds wiesen signifikant niedrigere Werte auf (5.1±0.74 vs. 6.2±0.92 Punkte; p=0.0032). Für Proben der mFK fanden sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Defektgrund und -rand. Molekularbiologische Untersuchungen (RT-PCR) in vitro expandierter Chondrozyten zeigten, dass die überwiegende Mehrzahl der Proben eine positive Expression o. g. Seneszenzmarker aufwies (83-91%). Hierbei lagen keine relevanten Unterschiede in Abhängigkeit der Entnahmelokalisation vor. Real-time PCR-Untersuchungen des nativen Gewebes zeigten signifikant niedrigere Expressionsraten aller Seneszenzmarker im direkten Vergleich mit kultivierten Chondrozyten. Zusätzliche Subgruppenanalysen bezogen auf Patientenalter, Defektlokalisation und -größe zeigten keine relevanten Unterschiede.

Unsere Studie gibt Grund zur Annahme, dass in vitro kultivierte Chondrozyten zum großen Teil von zellulärer Seneszenz betroffen sein könnten. Dies kann unmittelbare klinische Relevanz für die Knorpelchirurgie im Allgemeinen und für die ACT im Speziellen besitzen. So wäre es vorstellbar, dass im Rahmen der Zellexpansion seneszente Chondrozyten identifiziert und eliminiert werden könnten. Eine Reduktion dieser Zellen könnte sich positiv auf die Qualität des Regeneratknorpels auswirken.