Chondrogenes Potential und Differenzierungsfähigkeit humaner synovialer mesenchymaler Stammzellen in vitro

Abstract: Hintergrund
Die autologe-Chondrozyten-Implantation (ACI) stellt ein gut etabliertes chirurgisches Verfahren zur Behandlung vollschichtiger Knorpeldefekte dar. Dedifferenzierung aufgrund von Amplifikation, Spenderseiten-Morbidität und weitere typischen Komplikationen, wie Transplantat-Hypertrophie oder fehlende Integration des Transplantats stellen eine große Herausforderung für die regenerative chirurgische Behandlung dar und betonen die Notwendigkeit alternativer Zellquellen.

Ziel
Ziel dieser Untersuchung war einserseits das gleichwertig hohe chondrogene Potential von Synovium derived stem cells (SDSC) im Vergleich zu Chondrozyten (CHDR) und Bone marrow stem cells (BMSC) zu demonstrieren. Ein zweites Ziel dieser Untersuchung bestand darin, die Wechselwirkungen einer in-vitro Co-Kultur zwischen SDSC und CHDR im Hinblick auf die chondrogene Differenzierung der SDSC zu untersuchen.

Material und Methoden
Zu diesem Zwecke wurden sowohl SDSC, CHDR, als auch BMSC nach einer in-vitro Expansion auf die Expression zahlreicher charakteristischer chondrogener und stammzelltypischer Oberflächenexpressionsmarker wie Kollagen Typ II, Aggrecan, CD44, CD90, CD105, CD73 durchflusszytometrisch hin untersucht. Die Untersuchung der Wechselwirkungen von SDSC und CHDR erfolgte in einer trans-well-Co-Kultur, in welcher die Zellen entweder im Monolayer vorlagen oder aber in einer 3-dimensionalen Alginat-Bead Kultur. Die Interaktionen dieser Co-Kulturen wurden über einen Zeitraum von 21 Tagen durch histologische und immunhistologische Färbungen, als auch über die Bestimmung der Protein Expression per ELISA und die mRNA Expression via qPCR untersucht.

Ergebnisse
SDSC exprimierten signifikant mehr Typ-II-Kollagen als die CHDR, bei ähnlicher Expression der Oberflächenmarker Aggrekan und CD44. Im Vergleich zu BMSC zeigten SDSC und CHDR eine signifikant höhere Expressionsrate von Typ-II-Kollagen, Aggrekan und CD44. Bei den Co-Kulturen von SDSC und CHDR zeigte sich nach 7 Tagen durch das Phasen-Kontrast-Mikroskop und Fluoreszenz-Färbungen eine Formation der SDSC zu Sphären. Dieses Phänomen wurde durch die Zugabe von TGF-β verstärkt. TGF-β wurde in allen Ansätzen der SDSC exprimiert, aber mit konstant zunehmendem Maße nur in den Co-Kulturen. Begleitend zu diesen Beobachtungen verstärkte sich die Aggrekan mRNA-Expression an Tag 7 und 14 in den Co-Kulturen. Kollagen Typ-II mRNA wurde in der Co-Kultur ohne Zusatz von TGF-β nach 14 Tagen und mit Zusatz von TGF-β bereits nach 7 Tagen verstärkt exprimiert. Es gab keinen Unterschied bezüglich der Kollagen Typ-I und Typ-X Expression zwischen SDSC in Monokultur und Co-Kultur.

Zusammenfassung
Die höhere Expressionsrate chondrogener Expressionsmarker von SDSC im Vergleich zu CHDR und BMSC und die Fähigkeit einen chondrogenen Phänotyp allein durch parakrine Effekte von CHDR induzieren zu können, machen die SDSC zu einer vielversprechenden Zell-Linie für die Knorpelreperatur

Angaben zum Objekt

• Standort: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Umfang: Online-Ressource
• Ausgabe: Aktualisierte Version
• Sprache: Deutsch
• Anmerkungen: Universität Freiburg, Dissertation, 2018

Klassifikation und Themen

• Schlagwort: Stammzelle ; Knorpel ; Gelenk ; Arthrose ; Tissue Engineering ; Knorpeltransplantation ; Synovialmembran ; Stammzelle

Beteiligte, Orts- und Zeitangaben

• Ereignis: Veröffentlichung
• (wo): Freiburg
• (wer): Universität
• (wann): 2018
• Urheber: Ried, Emanuel
• Beteiligte Personen und Organisationen: Schmal, Hagen ; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Medizinische Fakultät

Weitere Informationen

• DOI: 10.6094/UNIFR/16090
• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-160907
• Rechteinformation: Kein Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Letzte Aktualisierung: 15.08.2025, 07:25 MESZ