Experimentelle Untersuchungen mechanisch induzierter Gelenkknorpeldefekte nach Implantation allogener embryonaler Chondrozyten in einem Kollagen-Fibrin-Gel beim Huhn

 

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Zusammenfassung

Bei 9 Monate alten Hühnern wurden auf den Kondylen des tibiotarsalen Gelenkes bis in die subchondrale Knochenschicht reichende, 2.5 mm tiefe und einen Durchmesser von 1.7 mm besitzende Stanzdefekte des artikulären Knorpels gesetzt. In diese wurden zuvor aus den Epiphysen von Femora und Tibiae von 10 Tage alten Hühnerembryonen gewonnene und nachfolgend kultivierte allogene embryonale Chondrozyten transplantiert. Als Implantationsmatrix wurde ein Kollagen-Fibrin-Gel verwendet. Die Kontrollgruppen blieben ohne Defektbehandlung oder wurden ausschließlich mit dem zellfreien Implantationssmedium aufgefüllt. Die Beobachtung der Defektheilung erfolgte makroskopisch, histologisch, histochemisch und histomorphometrisch nach 3, 12 und 24 Wochen post operationem. Dabei konnte nur in der transplantierten Gruppe eine Defektheilung mit hyalinem Knorpel beobachtet werden. Die Erfolgsrate betrug 80%. Die vollständige Defektfüllung ist 12 Wochen nach der Transplantation erreicht. Nach initial extrem erhöhter Miloserate und Chondrozytenzahl fallen diese danach wieder auf normale, teilweise sogar subnormale Werte ab. Stets war eine nutritionsabhängige differenzierte Entwicklung des Transplantats zu beobachten. Entsprechend der Lage der Zellen im Implantat kam es gelenknah zur Umwandlung in hyalinen Knorpel, in den tieferen Schichten zur progredienten Ossifikation. Die Defektheilung in den Vergleichsgruppen erfolgte immer mit Faserknorpel. Diese Versuche zeigen, daß die Transplantation kultivierter allogener embryonaler Chondrozyten eine Rekonstruktion der Gelenkfläche nach mechanisch induzierten Defekten ermöglicht.

Abstract

Full thickness defects (diameter 1.7 mm; depth 2.5 mm) were created mechanically in articular cartilage and subchondral bone of the condyles of tibiotarsal joints of 9-month old chickens. This full-thickness defects were repaired with cultured allogenic embryonic chick epiphyseal chondrocytes from the tibiae and femura of 10-days-old chicken embryons. The cells were embedded in a collagen-fibrinogen-matrix. Controls were similary operated, but received either no treatment or implants the delivery substance only. Healing of the defects was observed macroscopically, histologically, histochemically and histomorphometrically after 3, 12 and 24 weeks. This graft was succesfully transplanted in mechanically induced defects in 80%. The resulting hyaline cartilage was structurally reorganized according to the host pattern and under the influence of environmental conditions. The articular zone preserved it's cartilaginous phenotype, whereas the subchondral regions were transformed into bone. 12 weeks after the operation the defects in the experimental group were completly filled. In all instances in this group, there was an initial extreme increase of mitotic rate and cell number. After 24 weeks normal and subnormal values were founded. The defects in the control groups healed with fibrocartilage. Our results showed, that only the defects in the experimental group were completly filled with reparative hyaline cartilage tissue. In the present study the mixture of cultured allogenic embryonic chondrocytes and a collagen-fibrinogen-matrix was used succesfully as a transplant for repairing defects in articular cartilage of chickens. Thus allogenic transplantation of cullured embryonal chondrocytes appears to be one of the most promising methods for the restoration of articular cartilage.