In-vitro-Untersuchungen zur Wirkung von Papain auf isolierte Chondrozyten: Klinische Relevanz für die Korrektur von Formanomalien des Ohres*

Zusammenfassung

Durch lokale Applikation von Papain am elastischen Ohrknorpel besteht die Möglichkeit, eine dauerhafte Formänderung der Ohrmuschel zu erreichen. Um einen möglichen klinischen Einsatz des Papains zu überprüfen, wurde dessen Wirkung an isolierten und in Kultur gebrachten Chondrozyten, die aus humanem Ohrknorpel gewonnen wurden, untersucht. Mit der Trypanblaufärbung wurde die Zellvitalität bestimmt. Als Parameter des Aktivierungszustands der Chondrozyten wurde die Freisetzung der Zytokine IM alpha und IL-6 mit dem ELISA gemessen und die HLA-DR Antigenexprimierung mit immunzytochemischem Verfahren bestimmt. Die Zellproliferation wurde ebenfalls durch die Anzahl von Ki-67 positiven Zellen erfaßt. Ab einer Konzentration von 160 (ig Papain/ml nahmen die Vitalität und der Anteil proliferierender Zellen deutlich ab. Ferner führte eine Papainkonzentration von 160(µg/ml Lösungsmittel zu einer HLA-Klasse-II-Antigenexprimierung auf der Chondrozytenoberfläche. Die IL-6 Freisetzung wurde in Abhängigkeit von der Papaindosierung in verminderten Konzentrationen nachgewiesen. IL-1 alpha dagegen wurde mit und ohne Papaingabe in sehr geringen Konzentrationen nahe der unteren Nachweisgrenze gemessen. So zeigen diese Untersuchungen erstmalig, dass Papain nicht nur, wie in der Literatur beschrieben, durch Abspalten von Chondroitinsulfat direkt zum Matrixuntergang führt, sondern auch indirekt über eine Änderung des Funktions- und Aktivierungszustandes der Knorpelzellen die Matrixintegrität beeinflußt. Weiterhin sollte bei einem möglichen klinischen Einsatz eine Papainkonzentration von 160 µg/ml nicht überschritten werden.

Summary

A permanent change of shape of the auricle can be achieved by local application of papain to the elastic cartilage. To assess possible clinical use of papain, we investigated its effect on isolated and cultured chondrocytes derived from human cartilage of the auricle. We determined cellular vitality using the trypan blue method. The release of the cytokines IL-1 alpha and IL-6 measured by ELISA and HLA-DR antigen expression evaluated by histological procedures was used as a parameter of the state of activation of chondrocytes. Cell proliferation was also determined by the number of Ki-67 positive cells. A papain concentration above 160 µg/ml led to decreasing vitality and number of proliferating cells. A papain concentration above 160 µg/ml solvent led to expression of HLA-class-II-antigen on the surface of the chondrocytes. The release of IL-6 was reduced depending on the concentration of papain. However, IL-1 alpha was detected in low concentration with and without application of papain. These investigations show for the first time that papain not only leads to direct destruction of the matrix as described in literature, but also influences the integrity of the matrix by the function and state of activation of chondrocytes. A concentration of papain above 160 µg/ml should not be exceeded in clinical application.

Schlüsselwörter

Papain - Elastischer Ohrknorpel - Zellvitalität - Zytokine - Klasse-II-Antigene - Zellproliferation - Matrixintegrität - Knorpelverformbarkeit

Key words

Papain - Elastic auricular cartilage - Cell vitality - Cytokines - Class II antigens - Cell proliferation - Matrix integrity - Cartilage modeling