Res-Vorträge Research I - AGA-Kongresse

Research
P 33
Das Verhalten artikulärer Chondrozyten verschiedener topographischer Lokalisationen des
Kniegelenks in mechanisch stimulierter 3-D Kultur
G. Salzmann 1 , A.M.S. Buchberger 2 , M. Stoddart 3 , S. Grad 3 , A.B. Imhoff 2 , M. Alini 3
1 Department Orthopädie und Traumatologie, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg, 2 Sportorthopädie
München, München, Germany, 3 AO Research Institute Davos, Davos, Switzerland
Einleiteitung: Zur Erfüllung von Knorpelzelltransplantation am Kniegelenk werden Knorpelbiopsien,
ungeachtet der geplanten Reimplantations-Lokalisation, von unbelasteten Regionen entnommen.
Doch Matrixzusammensetzung und zelluläres Verhalten unterscheiden sich zwischen den
verschiedenen Lokalisation. Ziel der Untersuchung dieser Studie war der Nachweis, dass Zellen
unterschiedlicher topographischer Regionen des Kniegelenks, auch nach ihrer Isolierung auf
simulierte in vivo Bedingungen verschiedene Matrix/Genexpressionprofile aufzeigen.
Material und Methode: Biopsien boviner Kniegelenkschondrozyten wurden an acht Lokalisationen,
von belasteten Stellen der medialen/lateralen Femurkondylen (MF/LF), des medialen/lateralen
Tibiaplateaus (MT/LT), der Patella (P), sowie Trochlea (T) als auch von unbelasteten Stellen, der
femoralen Notch (B) und der proximo-medialen Femurkondyle (X), entnommen. Nach
Monolayerkultivierung wurden die Zellpopulationen bei Passage 3 auf 3-D Polyurethan-Matrices
besiedelt. Während 50 % der Zell-Matrix-Konstrukte in einem maßgeschneiderten gelenksspezifischen
Bioreaktor, mechanisch belastet wurden, wurde die andere Hälfte als Kontrolle free swell kultiviert.
Nach 22-tägiger Kultur wurden die mRNA Expressionslevel für Kollagen-1,-2,-10, COMP, Aggrecan,
Sox9, PRG-4, PTHrp und MMP-1,-3,-13 bestimmt. Außerdem wurde der Gehalt an DNA/Probe und
Glykosaminoglykan-Gehalt(GAG)/Probe analysiert.
Ergebnisse: Im DNA-Gehalt konnten keinerlei signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen als
auch zwischen Belastung/Kontrolle gefunden werden. Jedoch zeigten sich signifikante Unterschiede
im GAG-Gehalt sowohl zwischen den acht verschiedenen belasteten Gruppen, als auch den
unbelasteten Kontrollgruppen. Außerdem wiesen die belasteten Gruppen, im Vergleich zur Kontrolle,
einen signifikanten Anstieg im GAG-Gehalt durch die mechanische Stimulation auf.
Genexpressionslevel waren innerhalb der Kontrollgruppen unterschiedlich für alle Gene außer Sox9,
PRG-4 und PTHrp. Signifikante Unterschiede zeigten sich auch für alle Gene innerhalb der belasteten
Gruppen, bis auf Sox9 und Aggrecan. Die Expressionspegel aller Gene zeigten außerdem ein
signifikant höheres Antwortverhalten auf die mechanische Belastung im Vergleich zur Kontrolle,
abgesehen der Expression von Kollagen 1, - 10, MMP-1 und -3.
Diskussion: Unsere Ergebnisse zeigen, dass Chondrozyten verschiedener topographischer
Regionen innerhalb des Kniegelenks, ein unterschiedliches Verhalten bereits in free swell-Kultur und
vor allem dann durch mechanische Stimulation zeigen. Dieses ungleiche Antwortverhalten könnte bei
Verwendung von ACT in der Zukunft evtl. bedacht werden, um ein möglichst hohes bzw. sogar
Lokalisations-typisches in vivo-Verhalten des Ersatzgewebes zu gewährleisten.