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Raisl, Pavlina (2004): Differenzierungsmuster von Chondrozyten und Knochenmarkstammzellen in der Langzeitperfusionskultur unter mechanischer Belastung. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Die minderwertige Qualität des Ersatzsknorpels führte zu den Versuchen Gelenkknorpel in vitro zu kultivieren. Ziel der Untersuchungen war es, den Einfluß mechanischer Faktoren wie den alternierenden mechanischen Druck auf Chondrozyten und humane Knochenmarkstammzellen im zeitlichen Verlauf in der Phase des Wachstums und der Organisation zu einem Implantat in einer Langzeitperfusionskultur zu evaluieren. Die Kulturen wurden über zwölf Wochen mit einem Druck von 0,5 MPa bei einer Frequenz von 0,5 Hz, 0,1 Hz, 0,01 Hz und ohne Druck belastet. Als Trägermedien verwendeten wir Spongiosazylinder und zwei resorbierbare Vliese (Etisorb-Vlies und Polylaktid-Vlies), die sich in der Abbauzeit unterschieden haben. Die Auswertung der Präparate erfolgte mit der Histologie, Immunhistochemie und Rasterelektronenmikroskopie. Die beste Ergebnisse bezüglich Kollagen II : Kollagen I - Verteilung und Zellmorphologie zeigte die schnellste Frequenz (0,5 Hz). Die bessere Zelldichte wurde mit den langsameren Frequenzen (0,1 und 0,01 Hz) erreicht. In der Kontrollgruppe (ohne Belastung) wurde zwar Kollagen I, II und III gebildet, aber eher in einer ungünstigen Verteilung. Im zeitlichen Verlauf konnte bereit nach 2 Wochen Kollagen II bei kaum Kollagen I nachgewiesen werden, nach 6 Wochen war war die Zelldichte der Präparate maximal, die Kollagen II : I – Verteilung zeigte das beste Ergebnis, im REM war nahezu glatte Oberfläche zu sehen. Nach 12 Wochen war der Nachweis der kollagenen Differenzierung jetzt deutlich schlechter, es konnte verstärkt Kollagen III nachgewiesen werden. Die humane Knochenmarkstammzellen zeigten nach 12 Wochen bei der höchsten Frequenz (0,5 Hz) die ersten Anzeichen einer Matrixbildung durch Nachweis von Keratansulphat. Spongiosazylinder haben den Zellen keine Kraftübertragung erlaubt, und waren deshalb als ungeeignetes Trägersystem zu werten. Ethisorb-Vlies war für Chondrozyten gut geeignet, verlor aber nach bereits 6 Wochen seine stützende Funktion. Polylaktidvlies erwies sich als ungeeignet, da die lange Abbauzeit das Zellwachstum und Matrixproduktion verhinderte. Eine mechanische Belastung der Zellen mit einer schnellen Frequenz (0,5 Hz) trägt sicherlich zu einer Kollagen II-Produktion und erwies sich deshalb als sehr günstig.