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Matrixassoziierte Chondrozytenimplantation im Vergleich mit dreidimensionalen trägerfreien Knorpeltransplantaten

Stelzenbach, Christian


Originalveröffentlichung: (2013) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (4.398 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-95735
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2013/9573/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6021-3
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.03.2013
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 29.05.2013
Kurzfassung auf Deutsch: Knorpeldefekte an den Gelenken des menschlichen Körpers sind ein häufiges Krankheitsbild in der Orthopädie und Unfallchirurgie, deren Behandlung sich weiterhin problematisch gestaltet. Seit Jahrzehnten werden sehr aufwändige Versuche unternommen, die ungenügende Regenerationsfähigkeit von Knorpel zu verbessern.
Die autologe Chondrozytenimplantation (ACI) stellt in der Therapie fokaler Knorpeldefekte ein vielversprechendes Verfahren dar. Eine Weiterentwicklung und Verbesserung dieses Therapieansatzes soll durch den Einsatz von Trägermaterialien zur Kultivierung von Chondrozyten und späterer Applikation dieser in den Knorpeldefekt erreicht werden. Auch die Druckkultivierung von Chondrozyten, bei der physiologische Belastungsverhältnisse des Knorpels in vitro nachgeahmt werden, ist aktuell Gegenstand der Forschung auf dem Gebiet der Knorpelregeneration.
Ziel der hier vorgestellten experimentellen Studie war es, verschiedene bereits in der klinischen Anwendung befindliche matrixassoziierte Chondrozytentransplantate mit einem dreidimensionalen trägerfreien Knorpeltransplantat zu vergleichen.
Als Versuchstier wurde das Pferd gewählt, das im Vergleich zum humanen Kniegelenk eine ähnliche Gelenkmorphologie, Gelenkgröße und Gelenkknorpeldicke sowie ein ähnliches Verhalten der Chondrozyten in Zellkultur aufweist.
Als Trägermaterialien kamen ein Kollagen I-Gel, eine Kollagen I/III-Membran, ein Hyaluron-säure-Vlies in je sechs Kniegelenken und die Kombination aus letzteren beiden in fünf Kniegelenken zum Einsatz. Die Implantation der dreidimensionalen trägerfreien Knorpelkonstrukte (DTK) erfolgte ebenfalls in sechs Kniegelenken.
Die erhobenen klinischen Befunde einschließlich der 18 Monate nach der Implantation durchgeführten Ganganalyse mit Hilfe der Computerkinematographie zeigten keine signifikanten Unterschiede, die auf die Wahl des Operationsverfahrens schließen lassen.
Bei der makroskopischen Begutachtung der Transplantate wurden in beiden Gruppen komplett gefüllte Defekte und Defekte mit Füllungslücken, besonders in kranio-lateralen Bereichen, beobachtet. Die unvollständige Defektfüllung kann der sofortigen Vollbelastung der Pferde angelastet werden. Folglich wurden nur Areale zur Beurteilung der Qualität der verschiedenen Verfahren herangezogen, die mit Regeneratgewebe bedeckt waren.
Die mikroskopische und immunhistochemische Aufarbeitung der Reparaturgewebe ließ keine signifikanten Unterschiede zwischen den verschiedenen Verfahren der ACI erkennen. Sowohl bei der Versorgung mit DTK als auch nach matrixassoziierter Chondrozytenimplantation war ein zweischichtiger Aufbau erkennbar. Während sich in den basalen Arealen eine hyalinähnliche Knorpelschicht ausgebildet hat, imponiert das superfiziale Gewebe bindegewebig. Der Neoknorpel kann als „hyaline-like Cartilage“ bezeichnet werden. Ob Läsionen der subchondralen Platte oder die biomechanischen Belastungsverhältnisse für die Ergebnisse verantwortlich sind, muss in weiteren Untersuchungen mit dieser Fragestellung geklärt werden.
Kurzfassung auf Englisch: The treatment of human articular cartilage defects is a common problem in trauma surgery and orthopedics. For years scientists extensively attempt to improve the insufficient ability for the regeneration of cartilage.
The autologous chondrocyte implantation (ACI) is a promising method to heal focal chondral defects. An advancement of this rehabilitation can be achieved by the use of scaffolds for the cultivation of chondrocytes and its later application into the chondral defect. Also the technique of scaffold-free transplantation is an object of research, in which the exposure of the joint is imitated in vitro.
The aim of this experimental study was to compare different matrix associated chondrocyte implants (MACI), which are already used in clinic, to three-dimensional scaffold-free transplants.
The experiments were performed with horses, because of their similar cartilage morphology, size, thickness and behaviour of chondrocytes in cell culture.
As scaffolds a collagen I-gel, a collagen I/III-membrane and a hyaluronan-matrix were used in 6 joints and the combination of a collagen I/III-membrane with a hyaluronan-matrix in 5 joints. The three-dimensional scaffold-free transplant (DTK) was implanted in 6 joints.
The clinical findings, including an analysis of the lameness before euthanasia with the help of the computerkinematography, showed no significant differences that could have been referred to the different operation procedures.
The horses were euthanized after 18 months.
In the macroscopic investigation of the grafts in both groups full defects and defects with filling gaps were observed, especially in cranio-lateral areas. The gaps can be ascribed to the immediate full weight bearing of the horses after the operation. Therefore, only the filled areas were chosen to estimate the quality of the regeneration tissue.
The histologic and immunhistochemical analysis of the repair tissue did not show significant differences between the various techniques of the autologous chondrocyte implantation. DTK as well as MACI revealed a 2-layer-construcion of the repair tissue. Whereas a cartilage similar to hyaline cartilage developed in the basal areas, the superficial tissue shows features of connective tissue. The new cartilage can be described as “hyaline-like cartilage”. To reveal, if lesions of the subchondral bone or the biomechanical load weight bearing are responsible for these results, further studies have to be conducted.
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