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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018)

23.10. - 26.10.2018, Berlin

Einfluss von Trauma und pharmakologischen Behandlungsstrategien auf die chondrogene Differenzierung knorpeleigener Stamm-/Progenitor-Zellen (CSPCs)

Meeting Abstract

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  • presenting/speaker Jana Riegger - Universitätsklinikum Ulm, Klinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany
  • Hans-Georg Palm - Bundeswehrkrankenhaus Ulm, Klinik für Unfallchirurgie/Orthopädie, Ulm, Germany
  • Rolf Brenner - Universitätsklinikum Ulm, Klinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebserkrankungen, Ulm, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018). Berlin, 23.-26.10.2018. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2018. DocGF22-1055

doi: 10.3205/18dkou539, urn:nbn:de:0183-18dkou5396

Veröffentlicht: 6. November 2018

© 2018 Riegger et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die pharmakologische Behandlung nach traumatischen Knorpelverletzungen sollte zunächst eine initiale Schadensbegrenzung gewährleisten und sekundär regenerative Prozesse unterstützen. Ziel dieser Studie war die Testung entsprechender Therapeutika in Hinblick auf die chondrogene Differenzierung knorpeleigener Stamm-/ Progenitor Zellen (CSPCs). Diesbezüglich wurden anabole Wachstumsfaktoren und ein Antioxidans in verschiedenen Behandlungsregimen (monotherapeutisch, parallel/ sequenziell multidirektional), sowie der Einfluss von „damage-associated molecular patterns“ (DAMPs) untersucht.

Methodik: Humanes Knorpelgewebe wurde mit Einverständnis der Spender (n = 10) im Rahmen von Knie-TEP-Operationen erhalten. Aus makroskopisch intaktem Knorpelgewebe wurden CSPCs bzw. Gewebestanzen gewonnen. Während der chondrogenen Differenzierung wurden die pelletierten CSPCs mit Wachstumsfaktoren (IGF1 [100 ng/mL], FGF18 [200 ng/mL] oder BMP7 [100 ng/mL]) und/ oder N-Acetylcystein (NAC) [2 mM] stimuliert. Exemplarisch wurden Trauma-Überstände (TÜ; inkl. BMP7-Behandlung: TBÜ) aus einem ex vivo Knorpeltrauma-Modell zur Stimulation verwendet. Nach 27 Tagen wurde die chondrogene Differenzierung anhand eines neu etablierten Scoring Systems mit 6 Kategorien beurteilt (Punkte = Pkte): (i) Pellet-Durchmesser, (ii) Intensität der Safranin-O-, (iii) Kollagen Typ II- und (iv) COMP-Färbung, (v) Zell-Zell Abstände und (vi) Zellmorphologie. Die statistische Auswertung erfolge mittels One-Way ANOVA; Werte entsprechen dem Median.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Während sowohl IGF1, als auch BMP7 die Kollagen Typ II Synthese erhöhten (IGF1: +1 Pkt, P = 0,053; BMP7: +2 Pkte, P = 0,0089), supprimierten FGF18 bzw. NAC die Ausbildung fast aller chondrogenen Merkmale (-13 bzw. -14 Pkte, P < 0,0001). Obwohl die parallele Stimulation mit IGF1 bzw. BMP7 die Wirkung von NAC nicht aufheben konnte, erholte sich die chondrogene Differenzierung nach Absetzen einer 7-tägigen NAC-Gabe von selbst ([vs NAC] +5 Pkte, P < 0,0001) und wurde durch IGF1 bzw. BMP7 zusätzlich verbessert ([vs NAC] IGF1: +10 Pkte; BMP7: +14 Pkte, je P < 0,0001). Die chondrogene Differenzierung wurde durch Stimulation mit TÜ stark und TBÜ leicht beeinträchtigt (TÜ: -11 Pkte, P < 0,0001; TBÜ: -4 Pkte, P < 0,0006).

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass DAMPs, aber auch NAC oder FGF18, einen inhibierenden Einfluss auf die chondrogene Differenzierung haben. Nichtsdestotrotz reduzierte die BMP7-Behandlung die Freisetzung der DAMPs und die suppressiven Effekte des NAC konnten im sequenziellen Behandlungsregime umgangen werden.