Vergleich der Expression einzelner Matrixproteine und Entzündungsmediatoren in HUVEC-Fibrochondrozyten-Cokulturen und Fibrochondrozyten-Monokulturen

Abstract

Die Menisken des menschlichen Kniegelenkes sind bewegliche Gelenkpfannen aus Faserknorpel. Sie spielen eine überragende Rolle in der Bewegung und der Biomechanik des Kniegelenkes. Infolge von Überbeanspruchung und Degeneration kommt es häufig zu Meniskusläsionen, die die Entstehung einer Gonarthrose begünstigen. Die Vaskularisierung des Meniskus beschränkt sich auf das periphere von Synovia überzogene Drittel, während die restlichen zwei Drittel des Meniskusgewebes nicht an die Blutversorgung angeschlossen sind.

Die fehlende Vaskularisierung in den inneren Meniskus-Dritteln scheint für die fehlende endogene Heilung in diesem Bereich verantwortlich zu sein und es war Ziel dieser Studie den Einfluss von gefäßbildenden Endothelzellen (HUVEC) auf humane Meniskus-Fibrochondrozyten im Rahmen einer Cokultur zur Heilungsverbesserung von Meniskusschäden zu überprüfen.

Das Gen-Expressionsmuster der Fibrochondrozyten wurde zu verschiedenen Zeitpunkten sowohl in einer Cokultur als auch in einer reinen Fibrochondrozyten-Kontrollkultur durch RT-PCR für verschiedene Matrixproteine und Entzündungsmediatoren untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten für keinen der Faktoren eine signifikante Veränderung der Expressionsstärke und die HUVEC haben in den durchgeführten Versuchen keinen, durch RT-PCR erkennbaren, Einfluss auf die Gen-Expression der Meniskuszellen. Andererseits lässt der Vergleich mit Ergebnissen anderer Autoren aber darauf schließen, dass die Meniskuszellen während des gesamten Untersuchungszeitraums kein Opfer von Entdifferenzierung geworden sind und noch immer als Fibrochondrozyten bezeichnet werden dürfen. In den Fibrochondrozyten wurden zusätzlich immunhistochemisch Proteine angefärbt, um das tatsächliche Synthesemuster der Zellen zu erfassen. Hierbei konnte Kollagen-Typ-I eindeutig nachgewiesen werden.

Abschließend bleibt festzuhalten, dass also nicht allein die Endothelzellen für die Regenerationsfähigkeit des Meniskusaußenbereichs verantwortlich sind, sondern die Heilungsfähigkeit vielmehr ein Zusammenspiel vieler verschiedener Faktoren sein muss. Zum vollen Verständnis der Meniskusregeneration muss daher der relative Beitrag aller Zelltypen und die Wirkung von Wachstumsfaktoren in weiterführenden Studien untersucht werden.

The menisci of the human knee joint are movable, fibrocartilaginous sockets. They play an outstanding role in the movement and the biomechanics of the knee joint. As a result of overstraining and degeneration there is a high rate of meniscal lesions which favour the emergence of a gonarthrosis. The vascularization of the meniscus is limited to the peripheral third coated by synovium, whereas the remaining two thirds of the meniscal tissue are not connected to the blood care.

The missing vascularization in the inner thirds of the meniscus seems to be responsible for the missing endogenous healing in this area. It was the purpose of this study, therefore, to examine the effect of vessel-forming endothelial cells (HUVEC) on human meniscus-fibrochondrocytes within a co-culture on the healing improvement of meniscal damages.

The gene-expression-pattern of the fibrochondrocytes was examined in a co-culture as well as in a pure fibrochondrocytes-controlling-culture on different days by RT-PCR for various matrix proteins and inflammatory mediators. The results of the study showed for none of the factors a significant change of expression and in the performed experiments the HUVEC do not have a, by RT-PCR recognizable, effect on the genetic expression of the meniscus cells. However, on the other hand, the comparison with results of other authors allows to conclude that the meniscus cells have not become a victim of de-differentiation during the whole study and may still be called fibrochondrocytes. In addition within the fibrochondrocytes proteins were immunhistochemically stained to record the actual synthesis-pattern of the cells. Type-I-collagen, thereby, could be clearly identified.

Finally remains to note that not only the endothelial-cells are responsible for the ability of the outer meniscal circumference to regenerate, the healing ability must rather be an interaction of many different factors. Therefore, to fully understand the process of meniscal regeneration the relative contribution of all cell types and the effect of growth factors must be examined in further studies.