Vergleichende Charakterisierung meniskaler Progenitorzellen in der äußeren und inneren Zone osteoarthritischer Menisken – Isolation mittels differentieller Fibronektin-Adhäsion
Während Läsionen in der äußeren, vaskularisierten Zone von Menisken eine gute Heilungskapazität aufweisen und mit hoher Erfolgsrate genäht werden können, stellen insbesondere Läsionen in der inneren, avaskulären Zone des Meniskus bis heute eine große Herausforderung dar. Aufgrund der bekannten negativen mittel- und langfristigen Auswirkungen einer Meniskusteilresektion auf die Gelenkgesundheit ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Während Läsionen in der äußeren, vaskularisierten Zone von Menisken eine gute Heilungskapazität aufweisen und mit hoher Erfolgsrate genäht werden können, stellen insbesondere Läsionen in der inneren, avaskulären Zone des Meniskus bis heute eine große Herausforderung dar. Aufgrund der bekannten negativen mittel- und langfristigen Auswirkungen einer Meniskusteilresektion auf die Gelenkgesundheit und der sich aus Meniskuspathologien ergebenden hohen Belastung des Gesundheitswesens wird an Meniskusgewebe-schonenden Behandlungsansätzen gearbeitet.
Eine vielversprechende Möglichkeit stellen zelluläre Methoden dar. Verschiedene Studien haben den Nachweis von meniskalen Progenitorzellen mit Stammzelleigenschaften im Meniskusgewebe erbracht, welche perspektivisch zur Therapie von Meniskusdefekten beitragen könnten.
In dieser experimentellen Arbeit konnten vier Menisken von Spendern mit Osteoarthrose, welche sich einer Knie-Totalendoprothese unterzogen, einer Analyse zugeführt werden. Mittels verschiedener Methoden (u.a. Zellkultur, Immunhistochemie, Koloniebildungs- und dreilinige Differenzierungsassays in Knochen-, Fett- und Knorpelgewebe) sollten Erkenntnisse über potenzielle Stammzelleigenschaften meniskaler Progenitorzellen in der vaskulären und avaskulären Zone gesammelt werden. Weiterhin sollte mittels differentieller Fibronektin- Adhäsion der Einfluss des mit der Stammzellnische assoziierten Glykoproteins Fibronektins auf die Zellisolation und die Stammzelleigenschaften der isolierten Meniskuszellen untersucht werden. Unter Berücksichtigung der Studienlage wurde vermutet, dass durch die Fibronektin- Adhäsion in vitro eine verstärkte Selektion von progenitalen Meniskuszellen ermöglicht wird. Zusammenfassend ließen sich Zellen mit Stammzelleigenschaften, sprich meniskale Progenitorzellen, sowohl in der äußeren, vaskularisierten als auch in der inneren, avaskulären Zone des Meniskus nachweisen. Eine Koloniebildungskapazität als wichtiges Stammzellkriterium konnte bei Meniskuszellen beider Zonen gezeigt werden. Hinsichtlich des dreilinigen Differenzierungspotentials in Knochen-, Fett,- und Knorpelgewebe ergab sich ein gemischtes Bild – eine Donorabhängigkeit bzw. Donorvariabilität wurde postuliert. Eine verstärkte spezifische Selektion von meniskalen Progenitorzellen durch die Zuhilfenahme einer differentiellen Fibronektin-Adhäsion konnte unter Vorbehalt der niedrigen Anzahl untersuchter Menisken in dieser Arbeit nicht herausgearbeitet werden. Weitere Arbeiten sind nötig, um das Potential meniskaler Progenitorzellen zu evaluieren und für eine klinische Anwendung nutzbar zu machen.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
While lesions in the outer, vascularized zone of menisci have good healing capacity and can be sutured with a high success rate, lesions in the inner, avascular zone of the meniscus in particular remain a major challenge to this day. Due to the known negative medium- and long-term effects of partial meniscus resection on joint health and the high burden on the healthcare system resulting from ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
While lesions in the outer, vascularized zone of menisci have good healing capacity and can be sutured with a high success rate, lesions in the inner, avascular zone of the meniscus in particular remain a major challenge to this day. Due to the known negative medium- and long-term effects of partial meniscus resection on joint health and the high burden on the healthcare system resulting from meniscus pathologies, treatment approaches that preserve meniscus tissue are being developed.
Cellular methods represent a promising possibility. Various studies have demonstrated the presence of meniscal progenitor cells with stem cell properties in meniscus tissue, which could potentially contribute to the treatment of meniscus defects.
In this experimental work, four menisci from donors with osteoarthritis who underwent total knee replacement were analyzed. Various methods (including cell culture, immunohistochemistry, colony formation and three-line differentiation assays in bone, fat and cartilage tissue) were used to gather insights into the potential stem cell properties of meniscal progenitor cells in the vascular and avascular zones. Furthermore, differential fibronectin adhesion was used to investigate the influence of the glycoprotein fibronectin, which is associated with the stem cell niche, on cell isolation and the stem cell properties of the isolated meniscus cells. Considering the available literature, it was assumed that fibronectin adhesion in vitro would enable increased selection of progenitor meniscus cells. In summary, cells with stem cell properties, i.e., meniscal progenitor cells, were detected in both the outer, vascularized zone and the inner, avascular zone of the meniscus. Colony formation capacity, an important stem cell criterion, was demonstrated in meniscus cells from both zones. With regard to the three-line differentiation potential in bone, fat, and cartilage tissue, the results were mixed – donor dependence or donor variability was postulated. Due to the low number of menisci examined in this study, it was not possible to identify an increased specific selection of meniscal progenitor cells with the aid of differential fibronectin adhesion. Further work is needed to evaluate the potential of meniscal progenitor cells and make them usable for clinical application.
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