In-vitro-Charakterisierung der zellulären Verteilungsmuster und der Glykosaminoglykan- und Pro-Collagen II C-Propeptid-Synthese in autologen Chondrozyten-Transplantaten

Abstract

In der hier vorliegenden Arbeit wurden anhand von Residuen bereits implantierter humaner autologer Chondrozytentransplantaten die Unterschiede in Zellzahl, Zelldichte und Zellverteilung unter Berücksichtigung dreier differenter Mikroskopieaufnahmetechniken zur Visualisierung der räumlichen Verteilung mit Fokus auf Sensitivität, Abbildungsleistung und mögliche praktikable Umsetzung untersucht. Darüberhinaus entwickelte sich aus diesen Untersuchungsergebnissen die Fragestellung nach Unterschieden in der biochemischen Syntheseleistung von Glykosaminoglykanen und Pro-Collagen II C-Propeptiden zwischen zahlenmäßig äquivalent gruppiert und homogen verteilten Chondrozyten in einer Kollagen-I-Matrix. Die hier untersuchten Parameter (Zellzahl, räumliche Organisation der Chondrozyten anhand des Clark-Evans Index, der Pair Correlation Function und der Nearest Neighbor Distances) konnten durch alle drei zum Einsatz gekommenen Aufnahmetechniken quantitativ im Implantat erfasst werden. Aufnahmen ohne ApoTome waren, sofern automatisierte Kontrastoptimierungen normalisiert etablierbar wären, die beste Methode zur Beurteilung organisationsrelevanter Parameter in den ACTs. Bezüglich der GAG- und CPII-Syntheseleistung zeigten sich keine signifikanten Unterschiede in der absoluten Menge zwischen gruppierten und homogenen Verteilungsmustern. Ausnahme war die GAG-Syntheseleistung pro Zelle, bei der die Synthese in der gruppierten Verteilung höher war. Dies konnte auf Unterschiede in der lokalen Zelldichte zurückgeführt werden. Von besonderer Bedeutung war der Beobachtung, dass die Deposition neu synthetisierter EZM-Moleküle an die lokale Zellverteilung gekoppelt war. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass eine homogene Zell-verteilung im Transplantat zu einer homogenen Verteilung neu synthetisierter EZM-Moleküle führen würde.

Zusammenfassend identifizierte die vorliegende Arbeit räumliche Unterschiede innerhalb der ACTs und damit auch einhergehend räumliche Unterschiede in der Deposition einer Neo-Matrix, die streng räumlich an die Chondrozytenverteilung gekoppelt waren. Zur mikroskopischen Quantifizierung der untersuchten Parameter eignet sich hierzu insbesonders die Aufnahmetechnik ohne ApoTome mit Kontrastoptimierung.