gms | German Medical Science

Fragestellung: Die autologe Chondrozytentransplantation wird häufig unter inflammatorischen Bedingungen durchgeführt, welche sich negativ auf die Transplantatqualität auswirken und das Risiko eines Therapieversagens erhöhen kann. Als entscheidend für die Arthroseprogression konnten die proinflammatorischen Zytokine TNFα und IL-1β ermittelt werden. Mit der fokussierten extrakorporalen Stoßwelle lässt sich gezielt die Regeneration von Knorpeltransplantaten stimulieren. Ziel dieser Studie ist die systematische Untersuchung des Effekts von fokussierten Stoßwellen auf Spheroidkonstrukte bei Simulation einer klinischen ACT unter inflammatorischen Bedingungen.

Methodik: Bovine artikuläre Chondrozyten wurden nach dem Verfahren der ACT kultiviert und in Passage 3 in Spheroidkultur verbracht. Zur systematischen Untersuchung erfolgte die Stoßwellenapplikation in einem standardisierten Inflammationsmodell mit TNFα (20 ng/ml) in einem Zeitraum von 48 h in einem speziell entwickelten Prüfstand. Hierbei wurden unterschiedliche Intensitäten (5, 10, 20) bei einer Schusszahl von 1.000 und Frequenz von 1 Hz verwendet. Zur Beurteilung des Regenerats wurde das Genexpressionsprofil von anabolen (Collagen 2, Aggrecan, COMP, PRG4), katabolen (MMP3, MMP13, ADAMTS4, ADAMTS5), Dedifferenzierungs- (Collagen 1) Markern und den inflammatorischen Zytokinen IL-6 und IL-8 bestimmt. Zur statistischen Auswertung wurde der nicht parametrische Mann-Whitney U-test herangezogen. Die Signifikanz wurde mit p<0,05 definiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Hinzugabe von TNFα führte zu einer signifikant reduzierten Expression anaboler Marker (Collagen 2, Aggrecan, COMP), verstärkten Expression kataboler Marker (MMP3, MMP13, ADAMTS4, ADAMTS5) und Stimulation des proinflammatorischen Zytokins IL-6. Die Stoßwellenapplikation führte zu einer Reduktion der katabolen Einflüsse des Zytokins. Der stärkste Effekt zeigte sich bei der Intensität 20 und 1.000 Schuss. TNFα zeigt einen negativen Einfluss auf die Chondrogenese bei Simulation einer ACT. Fokussierte Stoßwellen können die Knorpelregeneration in der 3D Kultur von ACT Spheroidkonstrukten unter inflammatorischen Bedingungen stimulieren und somit die negativen Effekte des Zytokins reduzieren.