Vergleich der Expression einzelner Angiogenesefaktoren zwischen Cokulturen aus HUVEC und Fibrochondrozyten und reinen Fibrochondrozytkulturen

Abstract

Der menschliche Meniskus dient der Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen Ober- und Unterschenkelknochen, als Stabilisator des Kniegelenks und besitzt eine Pufferfunktion, indem er Stöße vom Oberschenkel auf den Unterschenkel absorbiert. Aufgrund der lebenslangen hohen mechanischen Belastung des Kniegelenks kommt es häufig zu degenerativen oder auch traumatischen Schäden der Menisci, wodurch die Entstehung einer Gonarthrose begünstigt wird. Die Heilung solcher Meniskusschäden ist also von hoher Relevanz aber aufgrund der schlechten Vaskularisierung vor allem des mittleren und inneren Drittels des Meniskus bisher oft nicht möglich. Lediglich im äußeren gut vaskularisierten Drittel des Meniskus führt die primäre Naht eines Risses zur Heilung. Ziel unserer wissenschaftlichen Untersuchungen war es daher, die gegenseitige Beeinflussung von Endothelzellen und Fibrochondrozyten näher zu untersuchen, um durch die gewonnenen Erkenntnisse die Vaskularisierung und somit die Heilungstendenz im traumatisierten Meniskus verbessern zu können. Hierzu wurden Cokulturen aus HUVEC (Human Umbilical Vein Endothelial Cell) und Fibrochondrozyten hinsichtlich der Expression der Angiogenesefaktoren Angiopoietin 1, Angiopoietin 2, Thrombospondin 1, Endostatin, SMAD 4 und VEGF mit Kontrollkulturen aus reinen Fibrochondrozyten verglichen. Die Expressionsanalyse zeigte, dass bei den untersuchten Angiogeneseaktivatoren keine großen Unterschiede zwischen Cokultur und Kontrollkultur bestehen, während durch den Einfluss der Endothelzellen die Expression der Angiogeneseinhibitoren in den Fibrochondrozyten tendenziell eher supprimiert wird. Die schlechte Vaskularisierungspotenz und somit schlechte Heilungstendenz in den avaskulären Bereichen des Meniskus ist somit wahrscheinlich nicht durch eine mangelnde Induktion der Angiogenese durch ungenügende Produktion von Angiogeneseaktivatoren, sondern eher durch eine gesteigerte Produktion von Angiogeneseinhibitoren in diesem Bereich bedingt.

The human menisci increase the contact area between tibia and femur and play an outstanding role in the movement, stability and biomechanics of the human knee joint. As a result of the high mechanical exposure there is a high rate of meniscal lesions and degeneration which lead to an early onset of gonarthrosis. The healing of such meniscal lesions depends on the blood supply and the degree of vascularisation. Whereas lesions in the good vascularised outer third of the meniscus exhibit a good healing bias, lesions in the poorly vascularised middle and inner third often do not heal at all. 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 angiogenesis inhibiting and angiogenesis inducing factors such as Angiopoietin 1, Angiopoietin 2, VEGF, Thrombospondin 1, Endostatin and SMAD 4. The results of the study showed that there is no difference in the expression of angiogenesis inducing factors in the fibrochondrocytes of the co-culture compared to the control-culture. But the HUVEC seem to have an suppressive effect on the expression of angiogenesis inhibiting factors in the fibrochondrocytes of the human meniscus. The poorly vascularisation and bad healing bias in the middle and inner third of the human meniscus therefore does not seem to be caused by an insufficient expression of angiogenesis inducing factors but an increased expression of angiogenesis inhibiting factors in this area.