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abstract
Im Bereich des sog . " tissue engineering " wird derzeit an einem kuenstlichen Knorpelersatz gearbeitet , der zur Deckung von Defekten im Gelenkknorpel verwendet werden soll . Meist werden dabei verschiedene kuenstliche Matrices in vitro mit autologen Chondrozyten besiedelt und auf ihre Verwendbarkeit als Implantat ( Resorbierbarkeit Antigenitaet , Toxizitaet und Integration , in bestehendes Gewebe ) hin untersucht . Oft ist bei diesen Untersuchungen die zur Verfuegung stehende autologe Knorpelzellmenge zu gering , um groessere Defekte behandeln oder verschiedene Matrices miteinander vergleichen zu koennen . Daher ist eine In-vitro-Vermehrung der Chondrozyten notwendig , bei der die Zellen jedoch gleichzeitig dedifferenzieren und fibroblastenartig werden . Deshalb ist es von Interesse , Parameter zu untersuchen , die eine Redifferenzierung induzieren . Das Ziel dieser Untersuchung war es , den Einfluss von intermittierendem hydrostatischem Druck und niedrigem Sauerstoffpartialdruck auf die Redifferenzierung von Rindergelenkknorpelzellen im Monolayer und in dreidimensionaler ( 3-D-)Alginatkultur zu testen . Der Redifferenzierungsprozess wurde durch immunzytochemischen Nachweis von Typ-II-Kollagen ueberprueft . Die Vitalitaet der Zellen wurde mit Hilfe des Trypan-Blau-Ausschlusstests bestimmt . Die Chondrozyten wurden durch 2woechige Kultur in Plastikflaschen bei 20 % O2 dedifferenziert . Danach wurden sie als Monolayer oder 3-D-Alginatkultur subkultiviert und fuer 3 Wochen 3 unterschiedlichen Stimuli zum Zwecke der Redifferenzierung ausgesetzt : 1. ) 20 % O2 ( = 20,26 kPa Po2) + 5 % CO2 + 75 % N2; 2. ) 5 % O2 ( = 5,07 kPa Po2) + 5 % CO2 + 90 % N2; 3. ) 5 % O2 ( = 5,07 kPa Po2) + 5 % CO2 + 90 % N2 + 8 h intermittierende hydrostatische Druckbelastung ( Frequenz : 30 min Belastung bei 3 bar absolut und 2 min Entlastung bei 1 bar absolut ) pro Tag . Im Monolayer konnte nach 3 Wochen fuer keine der 3 Kulturbedingungen immunzytochemisch neusynthetisiertes Typ-II-Kollagen nachgewiesen werden . Daher scheint eine Redifferenzierung der dedifferenzierten Chondrozyten im Monolayer unter den untersuchten Bedingungen nicht moeglich zu sein . In der 3-D-Alginatkultur wurde bei den bei 20 % O2 gehaltenen Chondrozyten kein immunzytochemisch detektierbares Typ-II-Kollagen gefunden . Bei 5 % O2 war eine starke Typ-II-Produktion in der gesamten Kugel zu verzeichnen . Im Vergleich zu diesen zeigten Chondrozyten aus Kugeln , die zusaetzlich noch mit intermittierendem hydrostatischem Druck behandelt wurden , eine geringere Typ-II-Kollagenproduktion ( sowohl im Bezug auf die Menge der Immunfaerbung als auch auf die Anzahl der Typ-II-produzierenden Zellen ) und eine Haeufung der positiven Zellen im Randbereich der Kugel . Die Vitalitaet der Zellen in den Alginatkugeln lag nach 3 Wochen bei ca. 90 % . Unsere Untersuchungen haben gezeigt , dass der Sauerstoffpartialdruck ein wichtiger Parameter in der Kultivierung von Gelenkknorpelzellen darstellt . Ein reduzierter Sauerstoffpartialdruck foerderte oder induzierte die Redifferenzierung von dedifferenzierten Chondrozyten in Alginatkultur .
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