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Kontrollierte Freisetzung von BMP-7 bei der Defektheilung von Knorpelläsionen im Göttinger Minipig-Modell unter Verwendung einer zellfreien Matrix
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Authors
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B. Schmidt-Rohlfing
- Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Univ.-Klinikum Aachen, Germany
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S. Andereya
- UK Aachen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Schwerpunkt Orthopädie, Aachen, Germany
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U. Schneider
- Arthronova Clinic Rottach-Egern, Ringsee, Germany
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K. Gavenis
- Universitätsklinikum der RWTH, Orthopädische Klinik, Aachen, Germany
| Published: | October 21, 2010 |
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Fragestellung: Aktuelle Methoden des Tissue Engineering von Knieknorpel basieren auf der Implantation von Trägermatrizes, die mit autologen Chondrozyten besiedelt sind. Die ihnen innewohnenden Nachteile wie eine erhöhte Patientenbelastung durch die Zweizeitigkeit der Verfahren sowie eine mögliche Donor-Site Morbidität haben zu Anstrengungen geführt, kleine Knorpeldefekte mit zellfreien Matrizes zu behandeln. Hier wird ein bereits in der klinischen Anwendung befindliches Verfahren zur zellfreien Defektdeckung mittels eines Kollagengels (CFI, Arthro Kinetics, Esslingen) mit einem Freisetzungssystem für BMP-7 kombiniert, um die chondrogene Wirkung zu steigern.
Methodik: Bei 6 Göttinger Minipigs wurden chondrale Defekte von 1 cm Durchmesser in der Trochlea der Hinterläufe gesetzt. Der Defekt einer Seite wurde mit zellfreiem Kollagengel gefüllt, die Gegenseite wurde mit zellfreiem Kollagengel behandelt, dem BMP-7 (OP-1) enthaltende Mikrosphären in einer Konzentration von 100 ng/ml Gel vor dem Gelieren der Matrix zugesetzt wurden. Nach einem Jahr Standzeit wurden die Tiere euthanasiert und die Regeneratbereiche entnommen. Unmittelbar nach dem Eingriff erfolgte die mechanische Testung (Zwick Prüfmaschine) des Regeneratgewebes zur Bestimmung des e-Moduls. Der Grad der Defektdeckung wurde durch HE-Färbung bestimmt, die Qualität des Regeneratgewebes durch immunhistologischen Nachweis von Kollagen Typ-II.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Das ermittelte e-Modul für die BMP-7 Mikrosphären-Gruppe betrug 0,068 (±0,044), für die Gruppe ohne BMP-7 Mikrosphären 0,056 (±0,036) und für gesunden Umgebungsknorpel 0,112 (±0,048). Die histologische Untersuchung ergab eine bessere Defektdeckung, die durch den O’Driscoll Score bestätigt werden konnte, sowie eine erhöhte Produktion von Kollagen Typ-II in der BMP-7 Mikrosphären-Guppe im Vergleich zur Kontrollgruppe ohne Mikrosphären. Weiterhin waren sowohl die Zellzahl erhöht; die Verteilung der Zellen im Regeneratgewebe in der BMP-7 Mikrosphären-Gruppe zeigte eine eher säulenförmige Anordnung.
Durch kontinuierliche Freisetzung von BMP-7 in einem zellfreien Kollagengel kann die Qualität des gebildeten Regeneratgewebes im Göttinger Minipig hinsichtlich der Histologie, der Anordnung der Zellen sowie der mechanischen Eigenschaften verbessert werden.
