Knorpel-Tissue Engineering in der dynamischen Kultur unter Hypoxiebedingungen

Hintergrund:

Die Kultur von humanen Knorpelzellen (hPCh) auf dezellularisierten porcinen Knorpelscaffolds (DECM) in einem Bioreaktor (BR) zeigte in Normoxie ein sehr gutes Einwachsen der hPCh in die DECM bei jedoch geringem Potenzial zur Redifferenzierung. Da Knorpelzellen aufgrund der fehlenden Durchblutung des Knorpels nur sehr schlecht mit Sauerstoff versorgt werden, lautete unsere Hypothese, dass hPCh angelehnt an die natürlich vorhandenen Bedingungen möglicherweise eine bessere Redifferenzierung unter Hypoxiebedingungen zeigen als in Normoxie.

Material und Methoden:

In einem speziell entwickelten BR werden mit hPCh besiedelte DECM in Hypoxie kultiviert und zu 3 definierten Zeitpunkten entnommen. Als Kontrolle dient die statische Kultur, wobei die DECM horizontal oder vertikal kultiviert werden. Die Knorpelkonstrukte werden histologisch und immunhistologisch untersucht sowie die Matrixproduktion durch PCR und DMMB-Assay überprüft.

Ergebnisse:

Der BR fördert die Zellmigration auch unter hypoxischen Bedingungen. Die Produktion von knorpelspezifischen Proteinen und Glycosaminoglycanen kann durch die PCR und den DMMB-Assay sowohl in der dynamischen als auch statischen Kultur nachgewiesen werden, wobei die Redifferenzierung im BR deutlich langsamer verläuft. Im Vergleich zur Kultur in Normoxie zeigen sich insgesamt geringere Expressionslevel. Die vertikale statische Kultur ist der horizontalen in allen untersuchten Parametern überlegen.

Schlussfolgerung:

Auch in der Kultur in Hypoxie findet sich eine gute Zellmigration und Matrixsynthese. Die Redifferenzierung der hPCh wird durch die Hypoxie jedoch nicht beschleunigt. Der Einfluss weiterer Faktoren auf das Differenzierungsverhalten der Zellen muss in Folgestudien untersucht werden.

Publication History

Publication Date:
18 April 2018 (online)