Tissue Engineering mit mesenchymalen Stammzellen und Hyaluronsäure-Gelatine Kompositmatrices zur Reparatur avaskulärer Meniskusläsionen:
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Inhaltsverzeichnis
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
1. Einleitung 1
1.1. Anatomie und Funktion des Meniskus 1
1.2. Ätiologie und Klassifikation von Meniskuslasionen 5
13. Therapie von Meniskuslasionen 6
1.4. Bisherige Verfahren zur Meniskusregeneration 8
1.5. Regeneration von Meniskusdefekten mittels Tissue-Engineering 10
1.6. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit 14
2. Material und Methoden 16
2.1. Material 16
2.1.1. Verbrauchsmateria! und Geräte 16
2.1.2. Chemikalien und Reagenzien 17
2.1.3. Antikörper und Enzyme 18
2.1.4. Zellkulturmedien, Medienzusätze und Seren 18
2.1.5. Kits 19
2.1.6. Adhäsions- und Wachstumsfaktoren 19
2.1.7. Puffer und Losungen 20
2.1.8. Medikamente 21
I
Inhaltsverzeichnis
2.1.9. Tiere 21
2.1.10. Scaffolds 21
2 3L. Methoden 23
2.2.1. Zellkultur humaner mesenchymaler Stammzellen 23
2.2.2. Zellkultur mesenchymaler Stammzellen aus New Zealand 23
White Rabbits
2.2.3. Besetzen der Scaffolds mit mesenchymalen Stammzellen 24
2.2.4. Adhäsions- und Proliferarjonsverhalten auf 2D-Polymerfilmen 25
2.2.5. In vitro Chondrogenesemodell 25
2.2.6. In vitro Analyse am Meniskusdefekt 26
2.2.7. In vivo Testung des Chondrogenesemodells 26
2.2.8. In vivo Analyse am Meniskusdefekt 27
2.2.9. Meniskengewinnung 27
2.2.10. Analytik 28
2.2.10.1. Transmissionselektronenmikroskopie 28
2.2.10.2. Histologische Auswertung und Färbungen 28
2.2.10.3. Scoring 30
2.2.11. Retrovirale Markierung mesenchymaler Stammzellen 31
2.2.12. Proteinassays 34
2.2.12.1. Glycosaminoglycangehalt 34
2.2.12.2. Hydroxyprolingehalt 34
2.2.13. Biomechanik 35
2.2.14. Statistik 35
II
Inhaltsverzeichnis
3. Ergebnisse 36
3.1. Elektronenmikroskopie der Scaffolds 36
3.2. FormstabilitiM 37
33. Biomechanik 38
3.4. Degradationsverhalten 38
3.5. Adhäsions- und Proliferationsverhalten 38
3.6. Proteinanalyse 39
3.7. Diflerenzierungsverhalten in vitro und in vivo 40
3.8. In vitro Reparatur von avaskulären Innenmeniskusdefekten 41
3.8.1. Leerdefekt 42
3.8.2. Defektfilllung mit einer Kompositmatrix auf 43
Hyaluronsäure-Gelatine-Basis
3.8.3. Defektfüllung mit einer Kompositmatrix auf 44
Hyaluronsäure-Gelatine-Basis, welche vorher mit mesenchymalen
Stammzellen besetzt und nicht vorkultiviert wurde
3.8.4. Defektfullung mit einem 14 Tage vorkultivierten Zeil- 44
Matrix-Konstrukt aus einer Hyaluronsäure-Gelatine-
Kompositmatrix und mesenchymalen Stammzellen
3.9. In vivo Reparatur von avaskulären Außenmeniskusdefekten 45
3.9.1. Meniskusleerdefekt in vivo 47
3.9.2. Meniskusdefektregeneration durch Behandlung mit einer 50
Kompositmatrix und Knochenmark
3.9.3. Meniskusdefektregeneration durch Behandlung mit einem 51
nicht vorkultivierten Stammzell-Kompositmatrix-Konstrukt
III
Inhaltsverzeichnis
3.9.4. Meniskusdefektregeneration durch Behandlung mit einem 52
vorkultivierten Stammzell-Kompositmatrix-Konstrukt
3.9.5. Scoring 55
3.10. Spezielle Betrachtung der Integration des entstandenen 58
Reparaturgewebes in den nativen Meniskus
3.11. Beurteilung der GelenkfUehen 60
3.12. Auswertung der entnommenen Leisten-Lymphknoten 60
3.13. Nachweis von mesenchymalen Stammzellen im Reparaturgewebe 61
mittels retroviraler GFP-Markierung
4. Diskussion 63
S-Zusammenfassin, 80
6. Literatur 82
7. Anh.n«. g9
7.1. Lebenslauf 89
7.2. Danksagung 90
IV |
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Inhaltsverzeichnis
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
1. Einleitung 1
1.1. Anatomie und Funktion des Meniskus 1
1.2. Ätiologie und Klassifikation von Meniskuslasionen 5
13. Therapie von Meniskuslasionen 6
1.4. Bisherige Verfahren zur Meniskusregeneration 8
1.5. Regeneration von Meniskusdefekten mittels Tissue-Engineering 10
1.6. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit 14
2. Material und Methoden 16
2.1. Material 16
2.1.1. Verbrauchsmateria! und Geräte 16
2.1.2. Chemikalien und Reagenzien 17
2.1.3. Antikörper und Enzyme 18
2.1.4. Zellkulturmedien, Medienzusätze und Seren 18
2.1.5. Kits 19
2.1.6. Adhäsions- und Wachstumsfaktoren 19
2.1.7. Puffer und Losungen 20
2.1.8. Medikamente 21
I
Inhaltsverzeichnis
2.1.9. Tiere 21
2.1.10. Scaffolds 21
2 3L. Methoden 23
2.2.1. Zellkultur humaner mesenchymaler Stammzellen 23
2.2.2. Zellkultur mesenchymaler Stammzellen aus New Zealand 23
White Rabbits
2.2.3. Besetzen der Scaffolds mit mesenchymalen Stammzellen 24
2.2.4. Adhäsions- und Proliferarjonsverhalten auf 2D-Polymerfilmen 25
2.2.5. In vitro Chondrogenesemodell 25
2.2.6. In vitro Analyse am Meniskusdefekt 26
2.2.7. In vivo Testung des Chondrogenesemodells 26
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2.2.9. Meniskengewinnung 27
2.2.10. Analytik 28
2.2.10.1. Transmissionselektronenmikroskopie 28
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2.2.10.3. Scoring 30
2.2.11. Retrovirale Markierung mesenchymaler Stammzellen 31
2.2.12. Proteinassays 34
2.2.12.1. Glycosaminoglycangehalt 34
2.2.12.2. Hydroxyprolingehalt 34
2.2.13. Biomechanik 35
2.2.14. Statistik 35
II
Inhaltsverzeichnis
3. Ergebnisse 36
3.1. Elektronenmikroskopie der Scaffolds 36
3.2. FormstabilitiM 37
33. Biomechanik 38
3.4. Degradationsverhalten 38
3.5. Adhäsions- und Proliferationsverhalten 38
3.6. Proteinanalyse 39
3.7. Diflerenzierungsverhalten in vitro und in vivo 40
3.8. In vitro Reparatur von avaskulären Innenmeniskusdefekten 41
3.8.1. Leerdefekt 42
3.8.2. Defektfilllung mit einer Kompositmatrix auf 43
Hyaluronsäure-Gelatine-Basis
3.8.3. Defektfüllung mit einer Kompositmatrix auf 44
Hyaluronsäure-Gelatine-Basis, welche vorher mit mesenchymalen
Stammzellen besetzt und nicht vorkultiviert wurde
3.8.4. Defektfullung mit einem 14 Tage vorkultivierten Zeil- 44
Matrix-Konstrukt aus einer Hyaluronsäure-Gelatine-
Kompositmatrix und mesenchymalen Stammzellen
3.9. In vivo Reparatur von avaskulären Außenmeniskusdefekten 45
3.9.1. Meniskusleerdefekt in vivo 47
3.9.2. Meniskusdefektregeneration durch Behandlung mit einer 50
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3.9.3. Meniskusdefektregeneration durch Behandlung mit einem 51
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III
Inhaltsverzeichnis
3.9.4. Meniskusdefektregeneration durch Behandlung mit einem 52
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3.9.5. Scoring 55
3.10. Spezielle Betrachtung der Integration des entstandenen 58
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3.11. Beurteilung der GelenkfUehen 60
3.12. Auswertung der entnommenen Leisten-Lymphknoten 60
3.13. Nachweis von mesenchymalen Stammzellen im Reparaturgewebe 61
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4. Diskussion 63
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