Biokompatibilität von osteochondralen Biphasen im femoropatellaren Gleitlager des Kaninchengelenks

Abstract

Ziel dieser Arbeit war, mit Hilfe des Tissue Engineerings osteochondrale Implantate herzustellen und die suffiziente Verankerung und Rekonstruktion von Knorpeldefekten im Kaninchengelenk durch diese zu überprüfen. Um diese Aufgaben zu erfüllen wurde ein biphasisches Implantat entworfen, welches aus einer in Knochen umbaubaren Knochenzement- und einer degradierbaren Polymervliesschicht bestand. Nach der Chondrozytengewinnung aus Kaninchengelenken wurden diese in Monolayerkulturen amplifiziert. Nach dreimaliger Passage wurden die so gewonnenen homologen Chondrozyten in einer Fibrinsuspension in die Polymervliese eingebracht und die Implantate für weitere 2 Wochen in einem Perfusionskammersystem perfundiert. Anschließend wurden die 24 Implantate in das femoropattelare Gleitlager von Kaninchen implaniert. Um einen möglichen Vorteil des Chondrozytenzusatzes für die Rekonstruktion des Gelenkknorpels zu untersuchen wurden als Kontrolle 24 Implantate ohne Zellzusatz hergestellt und in das gegenüberliegende femoropatellare Gleitlager implantiert. Nach 7, 14, 28 und 84 Tagen wurden die Implantate mit dem umgebenden Knochen entfernt und lichtmikroskopisch und histomorphometrisch untersucht. In beiden Gruppen zeigte sich eine über die Liegezeiten progrediente knöcherne Einheilung der Implantate. Die histomorphometrische Untersuchung der Länge der Knochenbindung ergab keine signifikante Bevorzugung einer Gruppe. Bei den histologischen Untersuchungen zeigten sich in der Gruppe mit Zellzusatz starke zelluläre Infiltrationen und nur wenige Chondrozyten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es zu keiner suffizienten Knorpelneubildung im benutzten Modell kommt. Mögliche Ursachen könnten die massiven Abwehrreaktionen gegen homologe Chondrozyten sowie die Struktur des Vlieses sein. Durch die bei der Implantation durchgeführte Markraumeröffnung stellt das Gelenk kein abgeschlossenes Kompartiment mehr dar, was die Ursache für die zellulären Infiltrationen sein könnte. In einem Fall kam es zur restitutio ad integrum mit hyalinem Knorpel über einer Schicht neu gebildeten Knochen über dem biphasischen Implantat. Die Ursache für diese vollständige Rekonstruktion des Defektes ist unklar und erfordert weitere Untersuchungen. Um die immunologischen Reaktionen zu reduzieren müssten bei weiterführenden Untersuchungen autologe Zellen verwendet werden, oder das Gelenkkompartiment mit den homologen Chondrozyten dicht gegenüber dem Markraum verschlossen werden. Trotz der negativen durch Abwehr hervorgerufenen Reaktion erscheint das Modell ein gangbarer Weg. In weiterführenden Untersuchungen sollten autologe Zellen verwendet und das Gelenkkompartiment gegenüber dem Markraum verschlossen werden. Möglicherweise sind dann bessere Resultate zu erwarten.

The objective of this study was to evaluate the ability of a biphasic construct to repair osteochondral defects in articular cartilage, plugs made of chondrocytes seeded on resorbable polyglactin/polydioxanone scaffolds overlying a resorbable calcium phosphate block were implanted into defects in rabbit knees. Cartilage biopsies were taken from the knee joint of two chincilla rabbits. Tissue engineering cartilage transplants were generated by three-dimensiona arrangement of allogen chondrocytes in biocompatible an resorbable polymer scaffolds. Osteochondral defects were created in the intercondylar groove of the distal femur and the biphasic grafts were fixed press fitt into the defects. The repair tissue was evaluated at 1,2,4 and 12 weeks. At no time the histologic examination showed hyaline like cartilage formation. At 4 weeks the tissue engineered chondrocytes was completely replaced by fibrous tissue. These findings indicate that allogen chondrocytes in a resorbable polymer scaffold not able to repair isolated articular catilage osteochondral defects.