Hypertrophie chondrogen differenzierender mesenchymaler Stammzellen im dreidimensionalen System

Tissue Engineering bietet Therapieoptionen wie die autologe Chondrozytentrans-plantation, verknüpft mit dem Nachteil, dass bei der Zellentnahme gesundes Gewebe verletzt wird (Donormorbidität). Einfacher lassen sich humane mesenchymalen Stammzellen aus dem Beckenkamm gewinnen, in vitro proliferieren und zu reifen Chondrozyten differenzieren (11, 50, 80, 89, 93, 102, 112). In vitro aber exprimierten chondrogen vordifferenzierter MSCs Hypertrophiemarker, in vivo kalzifizierten und vaskularisierten die ektop implantierte Pellets (85). Es stellt sich die Frage nach einem stabilen chondrogenem Phänotyp in einem eventuell praxisrelevanteren Kultursystem unter Beherrschung der Hypertrophie. In diesem Versuch wurden humane mesenchymale Stammzellen in einer Matrixkultur mit TGF-β und Dexamethason chondrogen vordifferenziert. An Tag 14 ersetzte Triiodthyronin zur Hypertrophieinduktion diese chondrogenen Stimuli für weitere 14 Ta-ge. In der hypertrophen Gruppe nahm der Glykosaminoglykangehalt ab und stieg die Alkalischen-Phosphatase-Aktivität bereits an Tag 21 stärker an als in der chondrogenen Kontrolle. Histologisch waren die Zellen im Vergleich zur Kontrolle jedoch nicht vergrößert und fast negativ für Kollagen-X. Als möglicher Hemmfaktor der Hypertrophie fungierte PTHrP, das laut Vorversuchen in einer Konzentration von 100 pM die Chondrogenese nicht hemmt. Tatsächlich unterschieden sich die chondrogene Kontroll- und chondrogene PTHrP-Vergleichsgruppe histologisch nicht. Biochemisch war die Alkalische-Phosphatase-Aktivität der chondrogenen PTHrP-Vergleichsgruppe zur Kontrolle signifikant verringert. Die hypertrophe PTHrP-Vergleichsgruppe wies sowohl eine reduzierte Alkalische-Phosphatase-Aktivität als auch ein histologisch dedifferenziertes Zellbild auf, vermutlich auf Grund einer mangelhafteren chondrogenen Vordifferenzierung. In der Matrixkultur gelang es somit, humane mesenchymale Stammzellen zu einem chondrogenen Phänotyp zu differenzieren, um anschließend Hypertrophie zu induzieren, sodass es zu einer Abnahme des Glykosaminoglykangehaltes und zu signifikanten Anstiegen der Alkalischen-Phosphatase-Aktivität kam. In einer PTHrP-Vergleichsgruppe war diese wiederum signifikant verringert. Um die erlangten Erkenntnisse zu erweitern, sollte das etablierte Modell nun auf einen in vivo Versuch zu übertragen