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Molekularbiologische Untersuchungen der Heilung zentraler Patellarsehnendefekte immundefizienter Ratten nach Injektion humaner Knochenmarkstromazellen in liquider Fibrinklebermatrix
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Veröffentlicht: | 9. Oktober 2007 |
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Fragestellung: Nach Verletzungen des Sehnen- und Bandapparates werden die ursprünglichen Materialeigenschaften nicht wiederhergestellt. Kann die Injektion eines Gemisches von Knochenmarkstromazellen (Bone Marrow Stroma Cells, BMSC) und Fibrinkleber die biomechanischen Heilungsvorgänge stimulieren?
Methodik: Bei 40 immundefizienten Ratten wurde in einen standardisierten partiellen Patellarsehnendefekt entweder ein Gemisch aus 105 humanen BMSC und Fibrinkleber injiziert (BMSC-Gruppe), der Defekt unbehandelt belassen (Defekt-Gruppe), oder nur mit Fibrinkleber (Fibrinkleber-Gruppe) gefüllt. Als weitere Kontrollen diente gesundes Patellarsehnengewebe. Die Gewebeproben wurden 10 / 20 Tage postoperativ entnommen. Neben einer histologischen Untersuchung (Hämatoxylin-Eosin-Färbung) wurde mittels Polymerasekettenreaktion (RT-PCR) die relative Genexpression von Kollagen I, Kollagen III und Fibronektin mRNA analysiert und der Quotient aus der mRNA Expression von Kollagen I / Kollagen III kalkuliert, welcher als Marker der Gewebereifung nach Sehnen- und Bandrupturen angesehen werden kann.
Ergebnisse: Histologisch war in der BMSC-Gruppe reiferes Gewebe zu beobachten, dessen dichte Kollagenfasern und spindelförmige Zellen überwiegend in Richtung der mechanischen Belastungsachse orientiert waren. Demgegenüber erschien vor allem in der Defekt- und Fibrinkleber-Gruppe weniger reifes Gewebe mit irregulär verteilten, teilweise plump geformten Zellen, einer höheren Zelldichte und geringeren Matrixanfärbung.
Die Kollagen I mRNA-Expression war am Tag 10 in der BMSC-Gruppe und gesundem Patellarsehnengewebe signifikant höher als in der Defekt-Gruppe (p=0,033 bzw. p=0,015), sowie am 20. Tag in der BMSC-Gruppe signifikant stärker als in der Defekt- und Fibrinkleber-Gruppe (p=0,008; p=0,021). Kollagen III mRNA wurde in der Defekt- und Fibrinkleber-Gruppe am 10. und 20. Tag mehr exprimiert als in der BMSC-Gruppe und gesundem Sehnengewebe, ohne jedoch statistische Signifikanz zu erreichen. Untersuchungen der Fibronektin mRNA-Expression ergaben in allen Gruppen zu beiden Zeitpunkten vergleichbare Werte. Der Quotient von Kollagen I und Kollagen III, war bezüglich der mRNA Expression in der BMSC-Gruppe am 20. Tag gegenüber der Defekt- und Fibrinkleber-Gruppe statistisch signifikant höher (jeweils p=0,002).
Schlussfolgerung: Das Tissue Engineering mit Knochenmarkstromazellen in einer liquiden Fibrinklebermatrix könnte eine neue Behandlungsoption bieten, die Sehnen- bzw. Bandheilung positiv zu beeinflussen. Weitere Versuche analysieren, ob durch Injektion des BMSC-Fibrinkleber-Gemisches neben den histologischen und molekularbiologischen Veränderungen auch die biomechanischen Materialeigenschaften optimiert werden können.