gms | German Medical Science

Fragestellung: Humane mesenchymale Stromazellen (hMSC) sind die Grundlage zahlreicher regenerativer und immunmodulatorischer Therapien. Im Kontext muskuloskelettaler Regeneration stellt Knochenmark (KM), das während Hüft-TEP-Implantationen gewonnen wird, eine geeignete Quelle für hMSCs dar. Das meist fortgeschrittene Alter und oft hohe Prävalenzen systemischer Komorbiditäten dieses Patientenguts limitieren allerdings die therapeutischen Einsatzmöglichkeiten von hMSCs. Im Rahmen periacetabulärer Osteotomien (PAO), die meist bei Patienten <40 Jahren durchgeführt werden, fällt gelegentlich ein KM-enthaltender Knochenkeil an, der routinemäßig verworfen wird. Ziel dieser Studie war es, das Potential des KMs von jungen, adulten PAO-Patienten hinsichtlich der Gewinnung von hMSC zu ermitteln und diese mit der Funktionalität der hMSCs von Hüft-TEP-Patienten zu vergleichen.

Methodik: Knochenkeile aus dem Os ilium wurden während der PAO (n=31) und aus dem femoralen Markraum während Hüft-TEP-Primärimplantationen (n=7) gewonnen. Die Proben wurden hinsichtlich Ihres Anteils an hMSCs innerhalb der Gesamtpopulation der mononukleären Zellen (BM-MNCs) mittels durchflusszytometrischer Analysen verglichen. Nach Isolation wurden die Zellen anhand der Expression hMSC-spezifischer Oberflächenmarker charakterisiert. Die Funktionalität der hMSCs wurde durch die Quantifizierung der metabolischen Aktivität, der Proliferationskapazität und des Differenzierungspotentials verglichen. Mittels multiplex Immunoassay wurden hMSCs spezifische Sekretomproteine quantifiziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: PAO-Patienten waren signifikant jünger als Hüft-TEP-Patienten, KM-Proben der PAO-Patienten waren signifikant leichter als die der Hüft-TEP-Patienten. Eine erfolgreiche Isolation von hMSCs aus PAO-KM war ab einem KM-Gewicht von 240 mg möglich. Alle isolierten Zellen wiesen ein für hMSCs charakteristisches Expressionsmuster der Oberflächenantigene auf. Es bestand zwischen den Gruppen kein signifikanter Unterschied bezüglich des Anteils der isolierten hMSCs innerhalb der BM-MNC Gesamtpopulation. hMSCs von PAOs zeigen eine signifikant höhere Proliferationskapazität. Es wurden keine signifikanten Unterschiede bezüglich der metabolischen Aktivität und des osteogenen, adipogenen und chondrogenen Differenzierungspotentials festgestellt. Nach osteogenem Stimulus sekretieren hMSCs von PAO-Patienten signifikant mehr TGF-ß1, TIMP-2 und VEGF.

Das KM von jungen, adulten PAO-Patienten kann als neuartige Zellquelle von hMSC genutzt werden. Die höhere Proliferationskapazität sowie die höhere Sekretion von pro-chondrogenen und pro-angiogenen Faktoren der PAO-hMSCs lässt auf ein hohes Potential dieser Zellen schließen, die frühen Phasen der Knochenheilung positiv zu beeinflussen. Langfristiges Ziel ist zudem die Bewertung von PAO-KM hinsichtlich weiterer Subpopulationen (z.B. hämatopoetische Stammzellen), die ggf. für nicht-orthopädische Therapieansätze nutzbar gemacht werden könnten.