Physioxisch kultivierte mesenchymale Stammzellen verbessern die Reparatur des Knorpels in einem fokalen früharthrotischen Defektmodell

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-534891
DOI to cite this document:: 10.5283/epub.53489

Krückel, Jonas Isaac Lucas Ilhan

License: Creative Commons Attribution 4.0
PDF
(76MB)

Date of publication of this fulltext: 24 Jan 2023 09:48

Details

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	24 January 2023
Referee:	Prof. Dr. Peter Angele
Date of exam:	21 December 2022
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Unfallchirurgie
Keywords:	Tissue Engineering, Cartilage, Knorpel, MSCs, Knorpeldefekt, Knorpeltherapie
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	53489

Preview

Export bibliographical data

Abstract (German)

Abstract (German)

Ein Großteil der derzeit behandelten Knorpeldefekte ist degenerativer oder früharthrotischer Natur. Trotz des Fortschritts in der Entwicklung von zellbasierten Behandlungsmethoden, zeigen derartige degenerative Läsionen eine im Vergleich zu traumatischen Defekten erhöhte Komplikationsrate. Für die Erforschung geeigneter Therapieansätze und einem besseren Verständnis der ablaufenden Mechanismen im arthrotisch veränderten Gelenk bedarf es eines passenden Tiermodells. In dem in dieser Arbeit verwendeten Kaninchenmodell erfolgte hierfür die Kreation eines osteochondralen Defekts mittels eines Zahnbohrers. Zeichen früharthrotischer Veränderungen konnten 6 Wochen nach der Erzeugung der Läsion gefunden werden. Dadurch war sowohl die Untersuchung posttraumatischer als auch früharthrotischer fokaler Knorpeldefekte möglich.
Eine Alternative zur zellbasierten Behandlung von früharthrotischen Defekten stellen mesenchymale Stammzellen dar. Im Gegensatz zu Chondrozyten müssen MSCs nicht aus dem vorgeschädigten Gelenkknorpel gewonnen werden, sondern können aus einfacher zugänglicherem Gewebe wie Knochenmark extrahiert werden. Ihr bemerkenswertes chondrogenes Potential könnte zudem helfen, entstandene Knorpelschäden zu reparieren. Als Unterstützung für die Regeneration könnte dabei die Verwendung eines niedrigen Sauerstoffgehalts während der Kultivierung der Zellen dienen. Dieser niedrige O2-Gehalt, oder Physioxia, konnte in vergangenen Studien die Produktion chondrogener Matrix fördern. Ob eine solche Vorkonditionierung zu einer verbesserten Reparatur traumatisch- und früharthrotisch geschädigter Knorpeldefekte führt, galt es in dieser Studie zu untersuchen.
Hier fand sich sowohl im posttraumatischen als auch im früharthrotischem Versuchsaufbau 12 Wochen nach der Behandlung mit physioxisch vorkonditionierten mesenchymalen Stammzellen eine im Vergleich zu den Kontrollgruppen signifikante Verbesserung des zur Bewertung des neugebildeten Knorpels verwendeten Sellers Scores. Zudem ließ sich unter Physioxia in vitro ein größeres chondrogenes Potential mit einem schnelleren Wachstumsverhalten finden. So lässt sich abschließend schlussfolgern, dass die Injektion eines mit hypoxisch kultivierten MSCs beladenen hyaluronsäurebasierten Hydrogels in einen osteochondralen Defekt zu einer Verbesserung der Reparatur des Knorpels in dem verwendeten in vivo Modell führt.

Translation of the abstract (English)

A significant portion of currently treated cartilage defects are degenerative or early-arthrotic in nature. Despite progress in the development of cell-based treatment methods, such degenerative lesions have a higher complication rate compared to traumatic defects. For the research of suitable therapy approaches and a better understanding of the mechanisms in the arthrotically changed joint, an appropriate animal model is needed. In the rabbit model used in this work, this was achieved by creating an osteochondral defect using a dental drill. Signs of early-arthrotic changes were found 6 weeks after the creation of the lesion. This made it possible to investigate both post-traumatic and early-arthrotic focal cartilage defects. An alternative to cell-based treatment of early-arthrotic defects are mesenchymal stem cells (MSCs). Unlike chondrocytes, MSCs do not need to be obtained from the pre-damaged joint cartilage, but can be extracted from more easily accessible tissue such as bone marrow. Their remarkable chondrogenic potential could also help repair cartilage damage. Low oxygen levels during cell cultivation, or Physioxia, could support regeneration. This low O2 level has been shown in previous studies to promote chondrogenic matrix production. It was studied in this study whether such pre-conditioning improves the repair of traumatic and early-arthrotic cartilage defects. In this study, both the post-traumatic and early-arthrotic experimental setup showed a significant improvement of the Sellers Score used to evaluate the newly formed cartilage 12 weeks after treatment with physioxically pre-conditioned mesenchymal stem cells. Furthermore, a greater chondrogenic potential with a faster growth behavior was found under Physioxia in vitro. Therefore, it can be concluded that the injection of a hyaluronic acid-based hydrogel loaded with hypoxically cultured MSCs into an osteochondral defect improves the repair of the cartilage in the in vivo model used.

Owner only: item control page

Download Statistics

More literature (via CORE)

Details

Preview

Export bibliographical data

Abstract (German)

Abstract (German)

Translation of the abstract (English)

Translation of the abstract (English)

Download Statistics

Downloads

More literature (via CORE)

University Library