Verletzungen des vorderen Kreuzbandes gehören zu häufigsten Verletzungen des menschlichen Bandapparates. Da das vordere Kreuzband über ein schlechtes intrinsisches Heilungspotenzial verfügt, ist heutzutage die chirurgische Rekonstruktion mittels Sehnentransplantaten die Therapie der Wahl. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Fragestellung, ob es möglich ist, ein Kreuzband-Konstrukt aus mesenchymalen Stammzellen (MSCs) und einem Kollagen Typ I-Hydrogel herzustellen und wie die Einwirkung von mechanischem Stress die Struktur und Eigenschaften eines solchen Bandäquivalentes verändert. Dafür wurden MSCs und endständige Knochenblöcke in ein Kollagen Typ I-Hydrogel eingebracht. Das Konstrukt wurde zunächst eine Woche horizontal kultiviert, um den Zellen eine Umwandlung des Gels und eine Anheftung der Knochenblöcke zu ermöglichen. Anschließend wurde über 2 Wochen eine zyklische Dehnung in einem speziell dafür entworfenen Bioreaktur auf das Konstrukt ausgeübt. Histochemische ( HE, Masson-Goldner, Azan, Sirius-Red) und immunhistochemische (Kollagen I und III, Fibronektin, Vimentin und Elastin) Färbungen zeigten eine Induktion der Matrixproduktion mit wellenförmig in Achse des Zuges ausgerichteten Kollagenfasern, die Zellkerne stellten sich elongiert dar. RT-PCR-Analysen zeigten ebenso eine deutlich vermehrte Expression der oben genannten Fibroblastenmarker. Bei ungedehnten, horizontal kultivierten Kontrollkonstrukten waren keinerlei Veränderungen der Matrix zu erkennen. Das Konstrukt war jedoch nicht stabil genug, um für die klinische Anwendung zum Einsatz zu kommen. / Disruptions of the anterior cruciate ligament (ACL) of the knee joint are common and are currently treated using ligament or tendon grafts. In this study we tested the hypothesis that it is possible to fabricate an ACL construct in vitro using mesenchymal stem cells (MSCs) in combination with an optimized collagen type I hydrogel. ACL constucts were molded using a collagen type I hydrogel containing 5x 105 MSCs/mL and bone cylinders at each end of the constructs. The constructs were kept in a horizontal position for one week to allow the cells and the gel to remodel and attach to the bone cylinders. Thereafter, cyclic stretching with 1 Hz was performed for two weeks in a specially designed bioreactor. Histochemical analysis for H&E, Masson-Goldner, Sirius-Red and Azan and immunhistochemical analysis for collagen types I and III, fibronectin, vimentin and elastin showed elongated fibroblast-like cells embedded in a wavy orientated collagenous tissue, together with a ligament-like extracellular matrix in the cyclic stretched constructs. No orientation of collagen fibers and cells and no formation of a ligament-like matrix could be seen in the non-stretched control group cultured in a horizontal position without tension for 3 weeks. RT-PCR analysis revealed an increased gene expression of collagen types I and III, fibronectin and elastin in the stretched constructs compared with the non-stretched controls. In conclusion, ACL-like constructs from a collagen type I hydrogen and MSCs have been fabricated. As shown by other investigators, who analysed the influence of cyclic stretching on the differentiation of MSCs, our results indicate a ligament-specific increased protein and gene expression and the formation of a ligament-like extracelluar matrix. But the fabricated constructs are still too weak for animal experiments or clinical application.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:1852 |
| Date | January 2006 |
| Creators | Schupp, Kathrin |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.002 seconds