gms | German Medical Science

Fragestellung: Die MACT ist ein vielversprechendes Verfahren zur Therapie von Gelenkknorpeldefekten. Jedoch bestehen bei der klinischen Anwendung durch limitierte Verfügbarkeit von gesundem autologen Spender-Gelenkknorpel, sowie hoher Entnahmemorbidität und durch das niedrige Regenerationspotential von artikulären (Gelenk) Chondrozyten klare Grenzen. Der zusätzliche Einsatz autologer heterotoper Gewebequellen wie von elastischem aurikulärem (Ohr) Knorpel könnte eine neue therapeutische Option für die MACT bieten, denn er ist bei deutlich geringerer Entnahmemorbidität zugänglich und aus ihm isolierte aurikuläre Chondrozyten sollen ein höheres chondrogenes Potential aufweisen. Diese Studie beginnt mit einer vergleichenden Charakterisierung artikulärer und aurikulärer Chondrozyten. Die folgenden Analysen fokussieren sich auf die Untersuchung der Knorpelmatrixqualität von ko-kultivierten artikulären/aurikulären Chondrozyten im Vergleich zu mono-kultivierten artikulären Chondrozyten, sowie der Kompatibilität und Vitalität dieser heterotopen Chondrozyten in einer dreidimensionalen Ko-Kultur.

Methodik: Primäre artikuläre und aurikuläre Chondrozyten porcinen und humanen Ursprungs wurden auf Genexpressions-Ebene mittels RTD-PCR und auf Proteinexpressions-Ebene mittels FACS, Westernblot und immunzytochemisch analysiert. Betrachtet wurden extrazelluläre Matrixproteine (Kollagen Typ II, I, IX, Aggrekan, Fibronektin, Elastin), Lubricin, der ß1-Integrin Rezeptor und der Transkriptionsfaktor sox 9. Anschließend wurde im Alginat 3D Kultursystem mit Hilfe von Zell-Trackern das Überleben der Knorpelspezies in Ko-Kultur nachgewiesen. Die Kollagen und Proteoglykan Produktion wurde in der Alginat Kultur sowie im PolyGlycolSäure(PGA)-assoziierten 3D Ko-Kultursystem qualitativ und semiquantitativ untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Auf Protein- und Genebene wiesen die artikulären Chondrozyten im Vergleich zu aurikulären Chondrozyten eine signifikant höhere Kollagen Typ II, IX, und sox 9 Expression auf. Kollagen Typ I, Fibronektin, Elastin und der ß1-Integrin Rezeptor wurden in artikulären Chondrozyten ebenfalls stärker exprimiert. Für die Aggrecan Expression konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden. Die Kollagen Typ II Expression der im Alginat ko-kultivierten heterotopen Chondrozyten war höher als in den aurikulären mono-kultivierten und geringer als in den artikulären mono-kultivierten Chondrozyten. Auf PGA-Vliesen ko-kultivierte heterotope Chondrozyten bildeten eine extrazelluläre Matrix deren Gehalt an knorpelspezifischen Proteoglykanen unter dem mono-kultivierter artikulärer Chondrozyten aber oberhalb dem aurikulärer Chondrozyten lag. Es gelang signifikante Unterschiede zwischen den heterotopen Chondrozyten darzustellen. Darüber hinaus konnte das Überleben der heterotopen Knorpel Spezies im 3D-Ko-Kultursystem gezeigt werden. Auf PGA-Vliesen ko-kultivierte heterotope Chondrozyten scheinen eine vergleichbare Knorpelmatrix, ähnlich der von artikulären Chondrozyten produzierten, zu bilden.