Gelenkknorpelläsionen können aufgrund der fehlenden Möglichkeit zur Selbstregeneration nicht behoben werden und führen zur Osteoarthrose. Eine der größten Herausforderungen ist deshalb, die Entstehung einer sekundären Osteoarthrose zu verzögern bzw. zu verhindern. Durch Verwendung von autologen mesenchymalen Stammzellen bietet Tissue Engineering eine vielversprechende Option für die Regeneration von fokalen artikulären Knorpeldefekten. Aufgrund fehlender Kenntnisse über den Einfluss von Wachstumsfaktoren oder Hormonen des Körpers auf die chondrogene Differenzierung ist die klinische Anwendung noch nicht möglich. Sexualhormone sind im Gelenk in hohen Konzentrationen vorzufinden und beeinflussen verschiedene Prozesse im Knorpelgewebe. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist, die Wirkung von Sexualhormonen auf die Chondrogenese humaner mesenchymaler Stammzellen zu untersuchen.
Die spezifischen Androgen- und Estrogenrezeptoren sowie der neu entdeckte Estrogenrezeptor GPR30 konnten in den chondrogen differenzierenden mesenchymalen Stammzellen nachgewiesen werden. Die Behandlung mit Sexualhormonen in der Proliferationsphase hatte weder einen Einfluss auf die Zellzahl oder Zellvitalität noch auf die Qualität der darauffolgenden chondrogenen Differenzierung. Die Zugabe von Steroidhormonen in der Differenzierungsphase zeigte, dass Dexamethason für die Chondrogenese erforderlich ist und dass die Sexualhormone diese chondrogenesefördernde Rolle nicht ersetzen können. Durch die Applikation von Sexualhormonen in Kombination mit Dexamethason konnte die Chondrogenesequalität nicht verbessert werden. Im Gegenteil, Estradiol verursachte eine dosisabhängige Reduktion von chondrogenen Markern und beschleunigte gleichzeitig die Hypertrophie. Der Einsatz von spezifischen Rezeptor-Agonisten und -Antagonisten zeigte, dass die estrogenabhängige Reduktion der Chondrogenese nicht von den klassischen intrazellulären Estrogenrezeptoren (ER alpha/beta), sondern vom membranassoziierten Rezeptor GPR30 vermittelt wird.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit liefern wichtige Erkenntnisse über den möglichen Einfluss von Sexualhormonen auf die Qualität, Einheilung und Reifung von chondrogenen Implantaten und dienen als Basis für weitere Untersuchungen in Richtung klinischer Anwendung.

Due to its limited regeneration capacity, articular cartilage injuries can not be repaired and lead to osteoarthritis. Therefore, the delay or prevention of secondary osteoarthritis poses one of the major orthopaedic challenges. Tissue engineering utilizing autologous mesenchymal stem cells provides a potential approach for the repair of focal articular cartilage defects. However, the clinical application is not yet possible due to the sparse knowledge of the systemic influences of growth factors or hormones on the chondrogenic differentiation. Sex steroids are present in the joints at high concentrations and have an effect on different processes in the cartilage tissue. The aim of this study was to investigate the effects of sex steroids on the chondrogenesis of human mesenchymal stem cells.
The existence of the specific androgen and estrogen receptors and the newly-discovered estrogen receptor GPR30 was shown in mesenchymal stem cells undergoing chondrogenic differentiation. The treatment with sex steroids during proliferation neither had an effect on cell count or cell viability nor on the quality of succeeding differentiation. The addition of sex steroids during differentiation showed that dexamethasone is required for chondrogenesis and this beneficial role for chondrogenesis could not be replaced by sex steroids. The quality of chondrogenesis was not enhanced by the application of sex steroids in combination with dexamethasone. Estradiol rather caused a dose-dependent downregulation of chondrogenic markers and at the same time the acceleration of hypertrophy. The substitution of specific receptor agonists or antagonists showed that the estrogen-dependent reduction of chondrogenesis was not mediated by classical intracellular estrogen receptors (ER alpha/beta), but by the membrane-associated receptor GPR30.
The results of this study lead to important conclusions about possible influences of sex steroids on the quality, integration and maturation of chondrogenic implants and provide a basis for further investigations with the aim to find clinical application.