Potential For Cartilage Repair Research Articles

Stammzellen in der Knorpelforschung

Knorpel ist ein zellarmes Gewebe, das im Gegensatz zu Knochen nicht in der Lage ist, sich selbst zu heilen und die zur Zeit für die Behandlung von Knorpelschäden zu Verfügung stehenden Therapiemöglichkeiten können keine wirkliche Heilung der Defekte bewirken. Ein viel versprechender Ansatz zur Behandlung von Knorpelschäden ist die Transplantation körpereigener, im Labor vermehrter Knorpelzellen (Autologe Chondrozyten-Transplantation). Da der Patient bei dieser Methode die Entnahme gesunden Knorpels aus seinem Kniegelenk in Kauf nehmen muss, werden Stammzellen als alternative Zellquelle für eine erfolgreiche Heilung von Knorpelschäden nachhaltig erforscht. Mesenchymale Stammzellen, die unter anderem im Knochenmark, im Fettgewebe, in Muskeln oder der Haut eines jeden erwachsenen Menschen zu finden sind, besitzen ein hohes Potenzial für die Reparatur von geschädigten Geweben. Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen haben sie den Vorteil, dass sie aus dem jeweiligen Patienten selbst gewonnen werden. Im Labor sollen sie dann so programmiert werden, dass sie zu den für die Therapie benötigten Zelltypen heranwachsen. Basierend auf dem aktuellen Verständnis der Stammzelldifferenzierung werden in dieser Arbeit die viel versprechenden Eigenschaften von mesenchymalen Stammzellen vorgestellt und potenzielle Vorteile ihres Einsatzes bei der Reparatur von Knorpelschäden den möglichen Nachteilen gegenübergestellt. Die funktionelle Eignung mesenchymaler Stammzellen und ihre phänotypische Langzeitstabilität sind Kernforderungen für einen klinischen Einsatz zur regenerativen Therapie von Knorpelschäden.

Osteoarthritis in the temporo-mandibular joint (TMJ) of aged mice and the in vitro effect of TGF-beta 1 on cell proliferation, matrix synthesis, and alkaline phosphatase activity.

The temporo-mandibular joint of aged mice develops osteoarthritic (OA) degenerative lesions. Adult chondrocytes have a low rate of cell replication, and cartilage repair potential is very limited. One of the major problems in OA is the low rate of matrix synthesis and the inability of the chondrocytes to exceed the rate of matrix degradation. These combined factors lead to the overall destruction of the cartilage as seen in OA. Cartilage degradation is mediated by elevated proteolytic activity of enzymes. Among the enzymes degrading cartilage are the metalloproteinases, stromelysin and collagenase. Other proteinases that may potentially participate in matrix degradation are the lysosomal enzymes cathepsin B, D, and L, and acid phosphatase. On the other hand, alkaline phosphatase (ALP) is an enzyme that has been shown to be a marker for anabolic activity in skeletal tissues such as bone and cartilage. The cartilage of the mandibular condyle in the T-M-J from aged mice reveals OA lesions. An overall reduction of cell proliferation and sulfated proteoglycan synthesis has been also shown in this joint. In the present study the effects of hTGF-beta on the stimulation of DNA and sulfated GAG synthesis and ALP activity were studied. Mandibular condyle cartilage obtained from 12-month-old ICR male mice were cultured in BGJb serum-free medium for 24-72 hours, supplemented with 0.1-10 ng/ml hTGF-beta 1. 3H-thymidine and 35S-sulfate were added for the last 24 hours of the culture and their incorporation into DNA and sulfated GAGs respectively, as well as the activity of ALP, were determined. Results indicated that hTGF-beta 1 enhanced the incorporation of both 3H-thymidine and of 35S-sulfate into cartilage cultures of aged mice, and also induced ALP activity. It thus appeared that in OA degenerating articular cartilage, the chondrocytes could be stimulated in vitro to proliferate and to synthesize new matrix, thus indicating induced anabolic activity in the tissue.