Mesenchymale Stammzellen aus dem rupturierten vorderen Kreuzband - können sie uns den optimalen Operationszeitpunkt anzeigen?

Fragestellung Die Vordere Kreuzband (VKB)-Ruptur ist eine häufige Verletzung und zieht eine große individuelle wie auch sozioökonomische Belastung nach sich [1]. Bei zusätzlich hoher Rerupturrate (3,2-11,1%) besteht die Motivation, die etablierte Therapie durch Eingrenzung des optimalen Operationszeitpunktes zu verbessern [2]. In der Annahme, dass Mesenchymale Stammzellen (MSCs) eine bedeutende Rolle bei der Heilung spielen, ist unser Ziel zu untersuchen, ob ein Zusammenhang zwischen Zahl und Qualität der aus VKBs isolierten MSCs sowie Latenz zwischen VKB-Ruptur und -Rekonstruktion besteht.

Methodik Zunächst erfolgte die Zellisolierung aus intraoperativ gewonnenen VKB-Biopsien, welche je nach Latenz zwischen Ruptur und Rekonstruktion in drei Gruppen eingeteilt wurden (I akute 1-30 d, II subakute 31-90 d and III verspätete Rekonstruktion > 90 d). Zum Nachweis von MSCs wurden die Zellen bzgl. ihrer Plastikadhärenz, des multilinearen Differenzierungspotentials und eines spezifisches Oberflächenantigenmusters (CD73+, CD90+, CD105+ and CD34-) untersucht [3]. Außerdem wurde ein Bandkonstrukt aus den isolierten Zellen und einem Kollagen I-Scaffold entwickelt, um den Einfluss der Zellen auf die Bandeinheilung zu untersuchen. Nach 21-tägiger Kultivierung unter statischen Bedingungen erfolgte der Vergleich mit zellfreien Konstrukten bzgl. biomechanischer und histologischer Eigenschaften.

Ergebnisse und Schlussfolgerung Der Nachweis von MSCs war in allen Gruppen möglich. Der Anteil der MSCs an allen Zellen war in Gruppe II am größten, er war 18,2% bis 19,6% (95% Konfidenzintervall (CI); p <  0,001) höher als in Gruppe III. Ebenso zeigte sich der Trend, dass die Zellen aus Gruppe II das höchste Proliferationspotential aufweisen. Bei Auswertung der Maximalkraftversuche der Bandkonstrukte fiel auf, dass die biomechanische Stabilität bei Kultivierung mit Zellen zunächst abnahm. In der histologischen Analyse konnte nach Kultivierung mit Zellen humanes Kollagen I nachgewiesen werden.

Abb. 1: Anteil CD73+, CD90+, CD105+ und CD34- Zellen an allen isolierten Zellen je Gruppe; der Anteil war in Gruppe II um 4,63% bis 6,27% (95% CI) höher als in Gruppe I und um 18,2% bis 19,6% (95% CI) höher als in Gruppe III; *** entspricht p < 0,001.

Die gezeigten Ergebnisse legen nahe, dass sich das Regenerationspotential in Abhängigkeit vom Rupturalter verändert und bei subakuter Versorgung am größten ist. Wir nehmen an, dass die Regeneration in den ersten Wochen durch Entzündungsprozesse gehemmt wird (Gruppe I), wohingegen im Verlauf degenerativer Prozesse überwiegen (Gruppe III). Zusätzlich konnten wir zeigen, dass die isolierten Zellen die Eigenschaften der Kollagen I-Bandkonstrukte verändern. Um diese Annahmen zu etablieren, ist jedoch die Durchführung weiterer Untersuchungen in vitro und in vivo sowie klinischer Studien notwendig.

Stichwörter vorderes Kreuzband, VKB, ACL, mesenchymale Stammzellen, Zellkultur, Kollagen

Publication History

Article published online:
15 October 2020

• 1 Mall N.A. et al., Am J Sports Med. 2014 42. (10).
• 2 Andernord D. et al., Arthroscopy. 2013 29. (11).
• 3 Dominici M. et al., Cytotherapy. 2006 8. (4).