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Fragestellung: Symptomatische fokale Knorpelschäden können je nach Größe und Begleitpathologie mit den etablierten operativen knorpelregenerativen Verfahren behandelt werden. Als neues operatives Verfahren der Knorpelregeneration rückt zunehmend die Knorpelchipsplastik (MCI) in den Fokus. Diese Studie befasst sich mit der Frage, ob sich der Einfluss der Chondrogenese von isolierten und kultivierten Chondrozyten im Vergleich zu Knorpelchips im Inflammationsmodell mit dem proinflammatorischen Zytokin TNF α unterscheidet.

Methodik: Bovine artikuläre Chondrozyten wurden nach dem Verfahren der ACT kultiviert und in Passage 3 in Pelletkultur verbracht. Als Kontrolle erfolgte eine Pelletkultur ohne weitere Kultivierung (P0). Parallel erfolgte die Partikulation des Knorpels nach dem Minced-Cartilage Verfahren. Zur Simulation eines inflammatorischen Geschehens wurde TNF α (20ng/ml) supplementiert. Die Genexpression wurde von anabolen (Collagen 2, Aggrecan, COMP, PRG4), katabolen (MMP3, MMP13), Dedifferenzierungs- (Collagen 1), Hypertrophie- (Collagen 10) Markern und den inflammatorischen Zytokinen IL-6 und IL-8 bestimmt. Es erfolgte eine Analyse des Zellkulturmediums auf die inflammatorischen Marker IL-6 und NO sowie auf GAG als unphysiologisches Abbauprodukt. Zur statistischen Auswertung wurde der nicht parametrische Mann-Whitney U-test herangezogen. Die statistische Signifikanz wurde mit p<0.05 definiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Unter Zugabe von TNF α wurden grundsätzlich anabole Stoffwechselmarker herunterreguliert, katabole hingegen stärker exprimiert. IL-6 und NO wurden vermehrt unter Zytokineinfluss produziert und zeigten eine Dynamik mit Spitzenwerten an Tag 4-5. Im Vergleich zwischen isolierten Chondrozyten und Knorpelchips zeigte TNF α einen stärkeren Einfluss auf die P0 und P3 Konstrukte insbesondere im Genexpressionsprofil von Collagen 2, PRG 4 und Aggrecan (Reduktion) sowie MMP 3 und MMP 13 (Verstärkung). Auch die Genexpression der Inflammationsmarker IL-6 und IL-8 zeigte sich im MCI Modell weniger stark durch TNF αbeeinflusst. Die beschriebenen Effekte konnten in der biochemischen Analyse durch eine Reduktion der IL-6 Ausschüttung (P3 Pelletkultur vs. Knorpelfragmentkultur, p<0.001) und NO Ausschüttung (p = 0.003) bestätigt werden. Der negative Einfluss des Zytokins zeigte sich in den passagierten Pelletkulturen (P3) größer als in den unpassagierten (P0) Konstrukten. In dieser Studie konnte der negative Einfluss von TNF α auf die Chondrogenese im Pelletkultur- und Knorpelfragmentmodell gezeigt werden. Hierbei zeigen sich insbesondere passagierte Chondrozyten empfindlicher gegenüber Zytokineinflüssen. Folglich könnte die MCI einen Vorteil gegenüber der ACT unter arthrotischen Bedingungen haben. Die Fragestellung welches der aktuell verfügbaren Verfahren unter inflammatorischen Einflüssen die günstigste Prognose bezüglich Knorpelregeneration und Differenzierung aufweist, ist von hoher klinischer Relevanz und sollte im Weiteren untersucht werden.