Die Knorpelchipsplastik (MCI) im Inflammationsmodell

Abstract

Die Minced Cartilage Implantation (MCI) ist ein einzeitiges Verfahren zur Behandlung fokaler Knorpeldefekte, bei dem autologes Knorpelgewebe als kleine Fragmente in den Defekt eingebracht wird. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, in einem standardisierten In-vitro-Inflammationsmodell zu untersuchen, wie sich Knorpelchips im Vergleich zu isolierten und expandierten Chondrozyten (Verfahrensprinzip der autologen Chondrozyten-Transplantation, ACT) unter dem Einfluss des proinflammatorischen Zytokins TNFα verhalten. <br/> Artikuläre Chondrozyten wurden aus bovinen Fesselgelenken isoliert und als unpassagierte (P0) sowie dreifach passagierte (P3) Sphäroidkulturen angelegt; parallel wurde natives Knorpelgewebe auf etwa 1 mm³ zerkleinert und mit Fibrin/Thrombin zu MCI-Konstrukten verarbeitet. Nach siebentägiger Redifferenzierungsphase erfolgte über 14 Tage die Kultur mit oder ohne 20 ng/ml TNFα. Analysiert wurden Genexpression chondrogener, hypertropher, kataboler und inflammatorischer Marker, DNA-, GAG- und IL-6-Gehalt sowie Histologie und Immunhistochemie. <br/> TNFα führte in den P3-Sphäroiden zu einer signifikanten Abnahme der Kollagen-2-Expression und der Matrixbildung, während P0-Kulturen und MCI-Konstrukte unbeeinflusst blieben. Die katabole MMP-3-Expression und die IL-6-Antwort stiegen unter TNFα in allen Gruppen an, in den MCI-Konstrukten jedoch signifikant schwächer als in der P3-Gruppe. Die histologischen und immunhistochemischen Befunde bestätigten diese Ergebnisse. <br/> Passagierte Chondrozyten reagieren damit deutlich empfindlicher auf ein entzündliches Milieu als nicht expandierte Zellen und Knorpelchips. MCI-Konstrukte zeigen eine höhere Resistenz gegenüber TNFα und könnten daher bei Knorpeldefekten in entzündlich veränderten Gelenken Vorteile gegenüber der ACT bieten. Eine klinische Bestätigung dieser Ergebnisse steht aus.

<strong>Minced Cartilage Implantation (MCI) in an Inflammation Model</strong><br/> Minced Cartilage Implantation (MCI) is a single-stage procedure for focal cartilage defects in which autologous cartilage is applied to the defect as small fragments. This study used a standardised in vitro inflammation model to compare cartilage chips with isolated and expanded chondrocytes (the principle underlying autologous chondrocyte implantation, ACI) under exposure to the proinflammatory cytokine TNFα. <br/> Articular chondrocytes were isolated from bovine fetlock joints and cultured as non-passaged (P0) and thrice-passaged (P3) spheroids. In parallel, native cartilage was minced to fragments of roughly 1 mm³ and assembled into MCI constructs using fibrin/thrombin. After a seven-day redifferentiation period, constructs were cultured for 14 days with or without 20 ng/ml TNFα. Outcomes included gene expression of chondrogenic, hypertrophic, catabolic and inflammatory markers, DNA, GAG and IL-6 content, as well as histology and immunohistochemistry. <br/> TNFα significantly reduced collagen 2 expression and matrix formation in P3 spheroids, whereas P0 cultures and MCI constructs remained largely unaffected. Catabolic MMP-3 expression and the IL-6 response increased under TNFα across groups, but significantly less so in MCI constructs than in the P3 group. Histological and immunohistochemical findings supported these results. <br/> Passaged chondrocytes are therefore considerably more susceptible to an inflammatory environment than non-expanded cells and cartilage chips. MCI constructs show greater resistance to TNFα and may offer advantages over ACI for cartilage defects in inflamed joints. Clinical confirmation of these findings is still required.