Vergleichende in vitro-Analyse von allogenen Knochentransplantaten - Telos versus autolog -

Ziel dieser Studie war die Untersuchung, inwieweit Desinfektions- und Sterilisationsverfahren von Knochentransolantaten die Zytokinfreisetzung einer humanen Knochenmarkszellkultur modulieren, um so Rückschlüsse auf die Biokompatibilität verschieden bearbeiteter allogener Transplantate ziehen zu können. Daher wurde die Ausschüttung von IL-6, IL-1 , TNF und IFN über einen Beobachtungszeitraum von 12 Wochen kontrolliert. In diesem Zeitraum wurden pHWert, Zellzahlen, Lactat, alkalischer Phosphatase und LDH bestimmt. Zusätzlich wurden lichtmikroskopische und rasterelektronenmikroskopische Bilder angefertigt. Das Zytokin-, Enzymprofil, der pH-Wert und die Zellzahlentwicklung im Mediumüberstand wurden anhand einer standardisierten humanen Knochenmarkszellkultur nach Knochenprobenzugabe untersucht. Die verwendeten Knochenplättchen und die Knochenmarkszellen wurden im Rahmen der primären Operation für eine totale Hüftgelenksendoprothese steril gewonnen und anschließend aufgearbeitet. Aus dem Hüftkopf wurden Knochenplättchen steril gefertigt. Anschließend folgte die Behandlung nach dem Telos-Verfahren oder die Probenkörper fanden für die autologe Kultur nativ Verwendung. Die Knochenmarkszellen wurden aus einem markhaltigen Block des distalen Femur gewonnen. Zur Kontrolle wurde eine Kultur ohne Knochenplättchen und eine Negativkontrolle ohne Zellen mitgeführt. Ab dem zweiten Mediumwechsel erfolgte der Zusatz von IL-3 und GM-CSF (10ng/ ml Medium) als Wachstumsfaktoren. Mediumwechsel fanden alle 48 Stunden statt. Die Überstände der Mediumwechsel 1 - 14, 18, 22, 26, 30, 34, 38, 42 wurden gesammelt und jeweils das Zytokin- und Enzymprofil bestimmt. Zudem erfolgte bei jedem Mediumwechsel eine pH-Wert- und Zellzahlbestimmung im Mediumüberstand. Der pH-Wert fällt bei allen Kulturen im Verlauf ab; nur bei der autologen Kultur liegt er auch zu Beginn bei sehr niedrigen Werten. Insgesamt lässt sich bei allen Gruppen ein Rückgang der im Mediumüberstand enthaltenen Zellen darstellen, wobei sich die Verteilung der Zellen in Richtung avitaler Zellen verschiebt. IL-6 lässt sich zu Beginn bei allen Kulturen im Medium nachweisen. Bei der autologen Gruppe fallen die IL-6 Werte im Verlauf der Kultur kontinuierlich ab, sind aber stets höher als bei den anderen Gruppen. Bei den Kulturen nur Zellen und Telos steigen sie ab dem 4. Mediumwechsel wieder an und erreichen ein Plateau. IL-1 und TNF alpha lässt sich bei allen Kulturen mit Zellen nur ganz zu Beginn nachweisen. IFN wird nur von Zellen der autologen Kultur freigesetzt, es fällt zu Beginn leicht ab und steigt ab dem 8. Mediumwechsel auf ein Plateau an. Der Nachweis von Lactat gelang bei allen Kulturen mit Zellen. Die autologe Kultur zeigt konstant hohe Lactat-Werte im Beobachtungszeitraum, während der Lactatspiegel bei den anderen Kulturen ansteigt. LDH fällt bei der autologen Kultur nach anfänglich hohen Werten ab, bei Telos steigen die LDH-Werte im Kulturzeitraum an, während sie bei nur Zellen auf einem konstanten Niveau bleiben. Alkalische Phosphatase ist nur bei der autologen Kultur zu Beginn nachweisbar. Mikroskopisch kann die rasche Ausbildung eines Zellrasens in den ersten zwei Wochen beobachtet werden. Weiterhin dringen die ausgesäten Zellen in die Knochenkörper ein und umscheiden sie mit extrazellulärer Matrix. Diskussion Die Studie zeigt, dass unterschiedliche Desinfektions- und Sterilisationsverfahren von Knochentransplantaten Einfluss auf die Zytokinfreisetzung von humanen Knochenmarkszellen in einer Kultur haben. Weiterhin wird in dieser Studie mit Hilfe einer autologen Kultur der Gold-Standard einer Knochentransplantation untersucht. Dabei stellt der Versuchsaufbau eine gute Simulation der in vivo Situation dar. Es zeigt sich hierbei deutlich, dass die Immunantwort eine physiologische Reaktion auch auf autologe Transplantate ist. Die Ausschüttung von osteoklastogenen Zytokinen scheint eine elementare Rolle beim Um und Einbau des Transplantats zu haben. Anderen Studien über biomechanische Eigenschaften und Einwachsverhalten und den Ergebnissen unserer Arbeitsgruppe zufolge scheint das Telos-Verfahren ein günstiges Verfahren zur Behandlung von allogenen Knochentransplantaten zu sein