Der Einfluss von Erythropoietin und Knochenmarkkonzentrat auf die Heilung von osteochondralen Defekten
Betsch M, Santak L, Jungbluth P, Hakimi M, Herten M, Wild M
Fragestellung: Arthrose ist eine chronische Erkrankung des muskuloskeletalen Apparates, für die es bis heute keine Heilung gibt. Die verfügbaren Therapieoptionen sind begrenzt auf Schmerzreduktion, Aufrechterhaltung der Gelenkfunktion oder Verminderung von Folgeschäden. Seit längerem sind die nicht-hämatopoietischen Effekte von Erythropoietin (EPO) bekannt, welche in Zusammenhang mit dem zur Zytokin-I-Familie gehörenden EPO-Rezeptor gebracht werden. In Studien konnte der positive Einfluss von EPO auf die Proliferation und Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen gezeigt werden. Ziel unserer Studie war es daher erstmals den Einfluss von EPO, in Kombination mit Knochenmarkkonzentrat (BMAC), auf die Heilung von osteochondralen Defekten im Schweinemodell zu untersuchen.
Methodik: In 14 Göttinger Mini-Pigs wurde ein 6×10 mm großer osteochondraler Defekt (Figure 1) in der medialen Femurkondyle beider Knie gesetzt. Der Defekt wurde mit einem biphasischen Träger, bestehend aus einem Copolymer aus Poly-DL-Lactid- und Co-Glycolid, in Kombination mit einem der folgenden Zusätze behandelt: zellfreier biphasischer Träger ohne Zusatz (Kontrollgruppe), Träger mit EPO, Träger mit BMAC und Träger mit EPO und BMAC. Nach 26 Wochen wurden alle Versuchstiere euthanasiert und die osteochondrale Regeneration mittel Immunhistochemie und eines histologischen Scores ausgewertet. Unterschiede zwischen den Gruppen wurden mit Student T-Tests und der univariaten ANOVA (modifiziert nach der Bonferroni Methode) untersucht.
Ergebnisse: Der Stammzellcharakter der im BMAC enthaltenen mesenchymalen Stammzellen wurde durch den Nachweis von stammzell-assoziierten Oberflächenmarkern (CD44 positiv in 90 ±8.3%, CD14 positiv in 91.2 ±7.6% und CD90 positiv in 89 ±11.3% aller Zellen), sowie durch die Differenzierung in Chondrozyten, Osteoblasten und Adipozyten bestätigt. In den Therapiegruppen zeigte sich mittels immunhistochemischer Färbungen Kollagen Typ II positives chondrogenes Regenerationsgewebe. Durch den Zusatz von EPO und BMAC zum biphasischen Träger konnte eine signifikante Verbesserung (p=0.02) im histologischen Score erreicht werden (17.71 ± 0.95 vs. 12.86 ± 3.24). Der Einsatz von EPO oder Knochenmarkkonzentrat alleine, führte jedoch zu keiner signifikanten Verbesserung des Scores (p=0.635 und p=0.093).
Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass sich durch den Einsatz von EPO und BMAC eine Verbesserung der osteochondralen Defektregeneration im Schweinemodel erreichen lässt. Verantwortlich hierfür scheint der positive Einfluss von EPO und BMAC auf die lokale Mikroumgebung zu sein; wahrscheinlich bedingt durch eine Eingrenzung der Entzündungsreaktion, einer Reduktion der Nekrose, sowie einer Modulation und Rekrutierung von Stammzellen. Der Einsatz von EPO oder BMAC alleine führte nicht zu einer signifikanten Verbesserung der osteochondralen Heilung, was vermuten lässt, dass die Kombination aus einer Zellquelle mit Wachstumsfaktoren notwendig ist um die osteochondrale Heilung zu verbessern.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocSA33-974
doi: 10.3205/14dkou574, urn:nbn:de:0183-14dkou5745
Published: October 13, 2014
© 2014 Betsch et al.
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