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Research Day
Die simulierte ACT unter arthrotischen Bedingungen
Simulated autologous chondrocyte transplantation within arthritic surroundings
Abstract
AGA2012-172
Authors
* Julian Erggelet Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Department Orthopädie und
Traumatologie, Freiburg, Germany
Gian Salzmann Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Department Orthopädie und
Traumatologie, Freiburg, Germany
Philipp Niemeyer Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Department Orthopädie und
Traumatologie, Freiburg, Germany
Sibylle Grad AO Foundation ARI, Davos, Switzerland
Mauro Alini AO Foundation ARI, Davos, Switzerland
Norbert P. Suedkamp Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Department Orthopädie und
Traumatologie, Freiburg, Germany
Fragstellung: Die klinische Ausführung der autologen Chondrozytentransplantation (ACT) erfährt als
Grenzindikation eine Anwendungsausdehung auf horizontal sehr ausgedehnte Defekte sowie mitunter bei
vorliegenden milden arthrotischen Gelenkveränderungen. Ein Shift der synovialen Gelenkhomöostase in Richtung
eines arthrotischen Milieus ist vorhanden, welcher auch schon bei chronischen Knorpelschäden einer normalen
Grösse besteht. Ziel dieser experimentellen Arbeit war die Anlayse einer ACT unter simulierten arthrotischen
Gelenkbedingungen sowie die Frage ob potentielle nachteilige Effekte antagonisiert werden können.
Methodik: Bovine, artikuläre Chondrozyten wurden dreidimensional in PU Matrices kultiviert. Die Matrices
wurden entweder free-swell oder in einem Kniegelenks-typischen Bioreaktor einer physiologischen Kinematik
(0.2mm Vorlast; dynamische sinusoidale Oszillation 0.6mm ± 0.2mm; Oberflächenreibung ±25° und 1Hz in
Phasendifferenz für 2 x 1h jeden zweiten Tag) ausgesetzt-zur Simulation von klinischen in vivo Bedingungen.
Dem Zellkultur-Medium wurde entweder singulär 1ng/ml IL-1beta, singulär ein IL-1ß-Rezeptorantagonist (100ng/
ml IL-1ra) oder beides oder kein Zusatz hinzugegeben. Hiermit enstanden insgesamt acht verschieden Gruppen
(4 Gruppen free swell, 4 Gruppen Bioreaktor). Jede Gruppe wurde pro Experiment dreifach angelegt und als
Ganzes 5 Mal wiederholt (n=120). Zwei Wochen nach in vitro Kultur wurden GAG, DNA sowie die Genexpression
(RT-PCR) von Collagen 1,2,10; COMP; PRG-4; Aggrecan; MMP 3,13; ADAMTs-5; Caspase 3; cell surface
integrin alpha5, beta1; IL-1beta bestimmt. Aus dem Medium erfolgte die Bestimmung von GAG; NO sowie
intrinsische IL-1ß Level.
Ergebnis: Die Belastung im Bioreaktor allein induziert eine milde Chondrogenese im Vergleich zur angelegten
Kontrolle. Der Zusatz von singulärem IL-1ß unterdrückte diese Chondrogenese für die typischen
Chondrogenesemarker in der free swell Kultur. Durch die mechanische Belastung konnte die IL1ß vermittelte
Depression von wichtigen Markern der Chondrogenese (zum Beispiel Collagen Typ 2 und COMP) antagonisiert
werden. Hierbei konnte mitunter ein synergistischer Rebound getriggert und beobachtet werden. Die
Untersuchung der Integrine zeigte eine 50 %-ige Reduktion der Nitrat Freigabe in der IL-1ra antagonisierten
Gruppe.
Schlussfolgerung: Ein arthrotisches intraartikuläres Milieu beeinflusst die Entwicklung von ACT-Transplantaten
in einer simulierten in vivo Situation. Mechanische Stimulation beeinflusst positiv die negativen Efffekte von IL-1ß
in Bezug auf Integrität der extrazellulären Matrix und Knorpelqualität. Dieser Prozess kann durch Verwendung
eines IL-1ß-Rezeptoranatagonisten partiell antagonisiert werden.
Keywords
ACT; Chondrozyt; Knorpel; Tissue Engineering; Arthrose; IL-1ß
16.03.2012 137
Vortrag
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