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Fragestellung: Zellbasierte Therapieverfahren zur Revitalisierung degenerierter Bandscheiben sind trotz großer Fortschritte in diesem Gebiet weiterhin durch Probleme in der Zellgewinnung, Zellkonditionierung und Zelltransfereffektivität stark limitiert. Als weniger aufwendige Alternative werden azelluläre Hydrogele als Nucleus pulposus Ersatz diskutiert, die direkt während eines Nukleotomieeingriffs an der Bandscheibe appliziert werden können, ohne dass ein Zweiteingriff mit sekundärer Zellapplikation erfolgen muss. Ziel der Studie war deshalb, die Erprobung eines neuen Hyaluronsäure basierten Hydrogels mit UV-Licht-in-situ-Polymerisation am etablierten Göttinger Minipig Nukleotomiemodell.

Methodik: An 12 Minipigs wurden 60 lumbale Bandscheiben untersucht. 36 Bandscheiben wurden partiell nukleotomiert, von denen bei 24 Bandscheiben das Hydrogel (basierend auf Glycidyl Methacrylat modifizierter Hyaluronsäure) direkt nach Nukleotomie in den Nukleus injiziert wurde. Anschließend erfolgte eine UV-Licht-in-situ-Polymerisation zur Verfestigung des Hydrogels im Restnukleus. Als Kontrolle dienten 12 nukleotomierte und 24 freigelegte Bandscheiben ohne Nukleotomie. Die Standzeit betrug 24 Wochen. Die Auswertung erfolgte mittels Nativröntgen, MRT, Histologie mit semi-quantitativem Histo-Degenerations-Score, Fibrose-Score und Inflammations-Score sowie Gen-Expressionsanalyse.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die (i) Nukleotomie-Gruppe mit Hydrogel wie auch die (ii) Nukleotomie-Gruppe ohne Hydrogel zeigte eine signifikante Bandscheibenhöhenminderung (von 8,5 mm (range: 6-12) auf (i) 6,5 mm (range: 4-7) und (ii) 6,0 mm (range: 4-7) nach 12 Wochen sowie auf (i) 6,0 mm (range: 3-7) und (ii) 5,5 mm (range: 2-7) nach 24 Wochen). Beide Nukleotomie-Gruppen zeigten nach 12 und 24 Wochen im MRT eine Veränderung des Thompson Score von 1 auf 3-4. Die Hydrogel-Gruppe zeigte die stärkste Minderung der Signalintensität (74%; p< 0.0001). Histologisch zeigte sich eine feste Integration des Hydrogels im Nukleus ohne Dislokationen aus dem Anulus. Im Histo-Degenerations-Score (HDS 0-15) zeigten beide Nukleotomie-Gruppen signifikant erhöhte Werte mit einem Trend zu erhöhter Degeneration nach alleiniger Nukleotomie (von HDS 4 (range: 1-7) ohne Nukleotomie auf (i) HDS 6 (range: 4-8) und (ii) HDS 7 (range: 4-13)). Die Hydrogel-Gruppe zeigte jedoch mehr Fibrose und Inflammation sowie eine vermehrte Gen-Expression von Col 1, MMP3 und MMP13. BMP2 und Decorin waren in beiden Nukleotomiegruppen gleich stark erhöht.

Die neue Hydrogel-Matrix konnte einfach appliziert werden und verteilte sich als visköse Flüssigkeit gut im inhomogenen partiell nukleotomierten Restnukleus. Die UV-Licht-in-situ-Polymerisation führte zu einer stabilen Fixierung im Nukleus. Eine biologische Regeneration des Nukleus wurde jedoch nicht erzielt, so dass das Verfahren eher für fortgeschrittene Degenerationsstadien geeignet scheint.