TY - THES A1 - Reichert, Johannes Christian T1 - Osteogene Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen in Kollagen I Hydrogelen und Herstellung eines stammzellbasierten Polycaprolacton-Hydrogel Konstrukts für die Rekonstruktion segmentaler Knochendefekte T1 - Osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells in collagen type I hydrogels and fabrication of a stem cell based polycaprolactone-hydrogel construct for the reconstruction of segmetnal bone defects N2 - Segmentale Knochendefekte, stellen ein bedeutendes, klinisches Problem mit bisher limitierten, therapeutischen Möglichkeiten dar. Sie schränken nicht nur die Gesundheit und Lebensqualität des Betroffenen ein sondern bringen bei steigender Inzidenz und kostenintensiver Behandlung auch eine gewaltige sozioökonomische Problematik mit sich. Die bisher zur Verfügung stehenden, therapeutischen Mittel wie die Entnahme von autologer Spongiosa aus dem Beckenkamm bergen das Problem der Morbidität an der Entnahmestelle, von persistierender Schmerzsyndromen, von Hypersensitivität, Instabilität des Beckens und Infektionen. Zudem ist die Menge an Knochen, die gewonnen werden kann, limitiert. Allografts sind von einer bedeutend niedrigeren Zellularität, besitzen eine geringere Revaskularisierungsrate sowie eine höhere Resorptionsrate, führen zu einer niedrigeren Knochenformationsrate und gehen mit der Gefahr einer Abstoßungsreaktion einher. Zukünftig könnte das Tissue Engineering als interdisziplinäres Forschungskonzept hier eine entscheidende Rolle spielen. Insbesondere MSZ wird ein großes therapeutisches Potential für die Rekonstruktion von Knochengewebe zugeschrieben. Die vorliegende Studie beschäftigte sich einerseits mit der Frage, ob unter dem Einfluss entsprechender Wachstumsfaktoren humane MSZ aus dem Knochenmark in Kollagen I Hydrogelen zu einer osteogenen Differenzierung und der Produktion mineralisierter, extrazellulärer Matrix angeregt werden können. Zum andern wurde untersucht, ob es möglich ist, ein Konstrukt aus MSZ, einem Kollagen Gel und einem geeigneten Scaffold herzustellen, das sich zur Rekonstruktion segmentaler Knochendefekte eignet. Zunächst wurden MSZ aus dem Knochenmark isoliert und in Monolayerkulturen osteogen differenziert. Die histochemischen Untersuchungen zeigten, dass in osteogenem Differenzierungsmedium kultivierte MSZ in der primären Zellkultur vermehrt mineralisierte Matrix bildeten und ALP exprimierten. In den RT-PCR Analysen konnte eine deutliche Mehrexpression später osteogener Markergene wie Osteokalzin nachgewiesen werden. MSZ, die leicht zu isolieren und zu 53 kultivieren sind, eignen sich demnach gut als Zellen zur Herstellung eines Konstruktes für die Rekonstruktion von segmentalen Knochendefekten. Eingebracht in Kollagen I Hydrogele zeigten die Zellen unter dem Einfluss verschiedener osteogener Differenzierungsbedingungen unterschiedliche Genexpressionsmuster. Nach 42 Tagen Kultur in SZM (Kontrollgruppe) konnte sowohl die Expression osteogener Markergene als auch eine chondrogene Differenzierung nachgewiesen werden. Es konnte eine deutliche Mehrexpression von AGN, Col II und SOX-9, gleichfalls der osteogenen Marker ALP und Cbfa1 gezeigt werden. Ein entsprechendes Bild hatte auch die histologische Aufarbeitung ergeben. Dies könnte auf die Eigenschaften des Kollagen Hydrogels zurückzuführen sein, dem aufgrund seiner Zusammensetzung und biologisch-induktiven Merkmale eine chondrogene Induktion, sogar ohne Wachstumsfaktoren, zugeschrieben wird. In der mit BMP- 2 differenzierten Gruppe zeigte sich eine deutliche Zunahme der Expression der chondrogenen Markergene, wie Col II und SOX-9. Auch die osteogenen Marker wie ALP, Cbfa1 und OC waren etwas stärker exprimiert. Den Ergebnissen nach zu schließen begünstigte BMP-2 bei der Kultivierung von MSZ in Kollagen I Hydrogelen in vitro eine eher chondrogene Differenzierung. Zumindest in Kombination mit Kollagen I Hydrogelen scheint daher BMP-2 als osteogener Wachstumsfaktor bei der Herstellung stammzellbasierter Konstrukte für den Knochenersatz weniger geeignet. Nach Kultur in osteogenem Medium konnte gegenüber der SZM Gruppe eine deutliche Mehrexpression aller getesteten, osteogenen Marker, insbesondere auch von Cbfa1 und OC, nachgewiesen werden. Allerdings zeigte sich auch bei den chondrogenen Markergenen wie Col II eine geringe Zunahme der Genexpression. Das osteogene Medium induzierte demnach MSZ in Kollagen I Gelen vorwiegend eine osteogene Differenzierung. Entsprechend konnte in den histologischen Untersuchungen die Bildung einer mineralisierten, extrazellulären Matrix nachgewiesen werden. Weiterhin konnte im Rahmen dieser Arbeit in vitro aus einem Kollagen I Gel, MSZ und einem PCL-Scaffold ein Konstrukt hergestellt werden, das die Regeneration segmentaler Knochendefekte positiv beeinflussen könnte. Es zeigte sich ein gutes Bonding an der Grenzfläche zwischen Kollagen Gel und 54 PCL-Scaffold. Das Kollagen Gel hatte die makroporösen und mikroporösen Freiräume des Scaffolds komplett ausgefüllt, wodurch eine homogene Verteilung der MSZ innerhalb des Scaffolds erreicht werden konnte. N2 - Osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells in collagen type I hydrogels and fabrication of a stem cell base polycaprolactone-hydrogel construct for the reconstruction of segmetnal bone defects KW - Osteogene Differenzierung KW - mesenchymale Stammzelle KW - Polycaprolacton KW - Knochendefekt KW - osteogenic differentiation KW - stem cell KW - polycaprolactone KW - bone defect Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23274 ER - TY - THES A1 - Beck, Christine T1 - Untersuchungen zur neurogenen Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen gewonnen aus dem Knochenmark und aus trabekulären Knochenfragmenten T1 - Neuronal differentiation of human bone marrow-derived and trabecular bone-derived stem cells N2 - Im ersten Teil dieser Arbeit wurden humane mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark (mhMSCs) und aus trabekulären Knochenfragmenten (bhMSCs) isoliert und in einem neurogenen Prädifferenzierungsmedium mit BME gefolgt von einem Differenzierungsmedium mit BHA und DMSO kultiviert. Anschließend wurden die differenzierten hMSCs mit den jeweiligen undifferenzierten, im normalen Wachstumsmedium kultivierten, mhMSCs bzw. bhMSCs verglichen. Im Verlauf der 6-tägigen neurogenen Differenzierung zeigte sich eine deutliche Veränderung der Zellmorphologie. Die meisten differenzierten Zellen erschienen kleiner und bildeten lange, für Nervenzellen typische Zellfortsätze aus, die sich teilweise mehrfach verzweigten. Weiterhin fand sich bei den differenzierten mhMSCs und bhMSCs eine Expressionszunahme bzw. eine de novo Expression der neuronalen Marker NSE und tau auf Gen- bzw. Protein-Ebene. Es konnte jedoch keiner Expressionsänderung von NF-M auf Protein-Ebene und in mehr als der Hälfte der Fälle sogar einer Expressionsabnahme auf RNA-Ebene gefunden werden. Die Differenzierung zeigte keinen reproduzierbaren Effekt auf die Expression des Astrozyten-Markers GFAP. Diese Ergebnisse zeigten sich sowohl bei den mhMSCs als auch bei den bhMSCs und lassen vermuten, dass bhMSCs ein ähnliches Potential besitzen wie mhMSCs und nicht wie ursprünglich vermutet, auf die Differenzierung in Zellen mesenchymalen Ursprungs beschränkt sind. Die Tatsache, dass bereits undifferenzierte hMSCs neurogliale Marker (NF-M, NSE, GFAP) exprimieren konnte in dieser Arbeit für mhMSCs bestätigt und erstmals auch für bhMSC beobachtet werden. Diese Ergebnisse unterstützen die Vermutung, dass es sich bei mhMSCs und bhMSCs um Neuroglia-Vorläuferzellen handelt, die in der Lage sind in neuronale Zellen (Nerven- und Gliazellen) zu differenzieren, und dass die neurogene Differenzierung eher eine quantitative Modulation der Genexpression als ein einfaches An-/Abschalten Neuronen-spezifischer Gene bewirkt. Im zweiten Teil der Arbeit wurden zunächst Zellen vom peripheren Nerven isoliert und anschließend charakterisiert. Die aus dem peripheren Nerven herausgewachsenen spindelförmigen bzw. multipolaren Zellen bildeten mit ihren zahlreichen langen Fortsätzen ein regelrechtes Netzwerk und zeigten eine Expression der für Myelinmarker MPZ und PMP 22 sowie des Schwann-Zell-Markers S 100. Abschließend wurden mhMSCs und bhMSCs für 6 Tage in einem Schwann-Zell-Differenzierungsmedium mit Forskolin kultiviert. Die differenzierten spindelförmigen Zellen zeigten eine für Schwann-Zellen typischen fischzugartige Ausrichtung. Es fand sich eine starke Expressionszunahme der von den undifferenzierten Zellen nur schwach exprimierten Myelinmarker MPZ und PMP 22 auf RNA-Ebene sowie eine kräftige Expressionszunahme bzw. de novo Expression des Schwann-Zell-Markers S 100. Diese Ergebnisse zeigen, dass bhMSCs ebenso wie mhMSCS unter geeigneten Bedingungen in der Lage sind, eine für Schwann-Zellen typische Morphologie zu entwickeln und die Expression einzelner Schwann-Zell-Marker zu steigern. In wie weit sie auch funktionell Schwann-Zellen gleichen und damit entscheidend zur peripheren Nervenregeneration beitragen können, bleibt jedoch noch zu klären. N2 - In this study we have investigated that trabecular bone-derived human mesenchymal stem cells (bhMSCs) as well as bone marrow-derived human mesenchymal stem cells (mhMSCs), classical mesodermal cells, retain the capacity to differentiate into non-mesenchymal cells with neuronal or Schwann cell characteristics. Our results suggest that not only mhMSCs but also bhMSCs expressing different neuroglial markers can be regarded as neuroglial precursor cells able to differentiate into cells with neuronal morphology and upregulate neuronal markers including NSE and Tau in response to neuronal differentiation with ß-mercaptoethanol, dimethylsulfoxide, and butylated hydroxyanisole. Further on we investigated that mhMSCs as well as bhMSCs are Schwann cell precursor cells which can both differentiate into cells with Schwann cell-like morphology and upregulate S 100 and myelin markers including PMP 22 and MPZ in response to forskolin. These results indicate that hMSCs artificially can be induced to turn into cells with Schwann cell-like properties and therefor may constitute an abundant and accessible cellular reservoir for peripheral nerve reconstructions. KW - neuronal KW - Differenzierung KW - Stammzellen KW - neuronal KW - differentiation KW - stem cells Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-17225 ER - TY - THES A1 - Bischof, Antje T1 - Ergebnisse der Knieendoprothetik bei M. Ahlbäck : Unikondyläre versus Bikondyläre Prothese T1 - Knee arthroplasty for spontaneous osteonecrosis of the knee: unicompartmental vs bicompartmental knee arthroplasty. N2 - Die vorliegende Studie berichtet erstmals über den Vergleich einer uni- mit einer bikondylären Endoprothese zur Therapie des M. Ahlbäck im Spätstadium. Da diese Osteonekrose nur das mediale Kompartiment betrifft, liegt die Indikation für eine unikompartimentelle Prothese vor. Trotzdem wurde entsprechend den Erfahrungen der Operateure in unserer Klinik seit 1988 häufiger eine bikondyläre Prothese inmplantiert. In der der Literatur findet sich bis heute keine einheitliche Meineung zu diesem Thema und es gibt nur wenige Studien zum M. Ahlbäck, da diese Erkrankung sehr selten auftritt. Daher wurde diese Studie konzipiert, mit dem Ziel, die Ergebnisse der unikondylären gegenüber der bikondylären Prothese zu vergleichen. In diese Studie wurden 37 Patienten (39 Knie) mit der Diagnose M. Ahlbäck eingeschlossen. Die prä- und intraoperativen klinischen und röntgenologisch Daten wurden retrospektiv erfaßt. Daraufhin wurden die Patienten bei einem Follow up nach durchschnitllich 6,6 (0,75-16,75) Jahren nochmals klinisch und röntgenologisch untersucht. Aufgrund der geringen Inzidenz des M. Ahlbäck war die Studie auf eine kleine Fallzahl beschränkt. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß in allen klinischen und röntgenologischen Beobachtungen sowie in der Analyse der berechneten Scores die bikondyläre Prothese der unikondylären überlegen war. Die Verankerung der unikondylären Prothese im femoralen Knochenlager scheint aufgrund der Nekrosezone beim M. Ahlbäck nicht ausreichend gewährleistet zu sein. Daher empfehlen wir die bevorzugte Implantation einer bikondylären Prothese gegenüber einem unikondylären Modell für die operative Therapie des M. Ahlbäck. N2 - Spontaneous osteonecrosis of the knee (SON) is an osteonecrosis that mainly affects the medial femoral condyle. In endstage SON, knee arthroplasty is the therapy of choice. Because of the unicompartimental nature of the knee, unicondylar knee arthroplasty is considered an ideal implant for treatment of this condition. The purpose of this study was to prove that the long-term results of unicondylar implants are better than the results of bicondylar implants for the treatment of SON. All patients treated for SON between 1984 and 2000 have been recorded. Two groups were formed according to the implant used. In all patients the preoperative radiograph was analyzed according to stage and size of the osteonecrotic lesion and the osteoarthritic changes. Postoperatively, the Knee Society Score and the radiograph were recorded. Thirty-nine patients were included in this study, of which 23 patients were treated by a unicondylar implant and 16 by a bicondylar implant. On a short-term basis, unicondylar implants had better clinical results; however, on a long-term basis bicondylar implants were better. In comparison, only unicondylar implants had to be revised. Radiolucency lines were mainly observed in patients with unicondylar impants and large areas of osteonecrosis. Our long-term results suggest that patients with SON are better treated by bicondylar implants. The reasons for the higher failure rate for unicondylar implants are poor bone stock and secondary arthritic changes. KW - M. Ahlbäck KW - Knieendoprothetik KW - unikondylär KW - bikondylär KW - Spontane Osteonekrose KW - spontaneous osteonecrosis KW - unicondylar KW - knee arthroplasty KW - bicompartmental KW - unicompartmental Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-20957 ER - TY - THES A1 - Homann, Isabell Catherina T1 - Kontrollmechanismus der Expression des Östrogenrezeptors Alpha - Die Nutzung von untranslatierten Exons als alternative Startpunkte der Transkription T1 - Regulation of ER-Alpha Expression - Alternative usage of untranslated exons as transcription start points N2 - Östrogene spielen eine entscheidende Rolle in der Regulation einer Vielzahl physiologischer Prozesse sowohl im reproduktiven als auch im nicht reproduktiven Bereich des menschlichen Körpers. Viele Wirkungen der Östrogene werden über Östrogenrezeptoren vermittelt. Um zu gewährleisten, dass die richtige Menge des Rezeptors zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist, ist eine Kontrolle der Expression unabdingbar. Die Ergebnisse vorhergehender Studien legen die Vermutung nahe, dass eine derartige Kontrolle beim ER-Alpha über die Nutzung multipler Promotoren ausgeführt wird. Durch Interaktionen mit spezifischen Transkriptionsfaktoren ermöglicht dieses System eine zell-, entwicklungsstadien- und dignitätsspezifische Expression des Rezeptors. Um diese Hypothese zu überprüfen, wurde in der vorliegenden Arbeit die Nutzung der 8 untranslatierten Exons und des Exons A des ER-Alpha Gens als alternative Transkriptionsstartpunkte bei osteoblastären Zellen, neuronalen Zellen, mesenchymalen Stammzellen und Chondrozyten mittels der RT-PCR Methodik und anschließender Sequenzierung untersucht. So konnte bei allen vier untersuchten Zelltypen eine Nutzung der Exons F, E1, C, B und (A) als alternative Promotoren nachgewiesen werden. Bei neuronalen Zellen, Chondrozyten und mesenchymalen Stammzellen konnte zusätzlich eine Nutzung des Promotors T2 beobachtet werden. Bei osteoblastären und neuronalen Zellen wurde bei Nutzung der Promotoren F und E1 außerdem ein alternativer Spleißvorgang festgestellt. Bei diesem Spleißvorgang dient Exon E1 als Spleißdonor und Exon 2 als Spleißakzeptor. Die dadurch entstehenden mRNA-Isoformen generieren einen um die A/B-Domäne verkürzten ER-Alpha, welcher jedoch funktionell aktiv ist. Die Nutzung der multiplen Promotoren des ER-Alpha Gens bei mesenchymalen Stammzellen und Chondrozyten wurde in der vorliegenden Arbeit erstmalig nachgewiesen. Zusätzlich zu den bisher in der Literatur beschriebenen Exons konnte außerdem erstmalig eine Verwendung der Promotoren E1, B und (A) als alternative Transkriptionsstartpunkte bei osteoblastären Zellen nachgewiesen werden, sowie bei den neuronalen Zellen von Exons E1 und T2. Die Nutzung der Exons E1 und T2 als Transkriptionsstartpunkte konnte in der vorliegenden Arbeit generell zum ersten Mal beobachtet werden. Diese beiden untranslatierten Exons sind bisher nur als zweite zwischengeschaltete Exons beschrieben worden. Die Versuchsergebnisse der vorliegenden Arbeit beweisen somit eine Nutzung von al-ternativen Promotoren des ER-Alpha Gens in allen untersuchten Zellen. Da mit der in der vorliegenden Arbeit verwendeten Methodik keine Aussagen über die quantitative Verteilung der Nutzung der untranslatierten Exons in den untersuchten Zellen gemacht werden können, kann die Bedeutung der einzelnen untranslatierten Exons in den Zellen noch nicht gedeutet werden. Neben einer quantitativen Analyse der Nutzungsmuster in den verschiedenen Zellen wäre auch der Versuch eines partiellen Knockouts einzelner alternativer Promotoren ein Ansatzpunkt für folgende Arbeiten, um die Bedeutung der einzelnen untranslatierten Exons in den Zellen zu erleuchten. Obwohl quantitative Analysen der Nutzung der einzelnen Exons bei den untersuchten Zellen noch ausstehen, deuten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit darauf hin, dass eine Regulation der Expression von ER-Alpha in den vier Zelltypen über die Nutzung von multiplen Promotoren erfolgen könnte. Eine derartige Regulation des ER-Alpha Gens bietet mehrere Ansatzpunkte der Einflussnahme auf die Expression. Beispielsweise durch Beeinflussung von Transkriptionsfaktoren, die spezifisch an bestimmte Promotoren binden oder durch Herstellung von antisense Oligonukleotiden, welche spezifisch eine bestimmte mRNA-Variante binden, andere hingegen unbeeinflusst lassen. Auch die in der vorliegenden Arbeit erstmalig vorgenommene Untersuchung der un-translatierten Exons des ER-Alpha Gens bei mesenchymalen Stammzellen und Chondrozyten bietet Ansatzpunkte für weiterführende Fragestellungen. Hierzu zählen beispielsweise die Fragen nach der Beeinflussbarkeit der Differenzierung der pluripotenten me-senchymalen Stammzellen durch Veränderungen an den alternativen Promotoren und nach der Nutzung der untranslatierten Exons während der chondrogenen Differenzierung. Diese neuen offenen Fragen führen zu Aufgabenstellungen weitergehender Arbeiten. N2 - Estrogens play an important roll in the regulation of multiple processes in reproduction as in other non-reproductive systems of the human body.Various functions of oestrogen occur over oestrogen receptors. A precise control over the amount of receptor present at a given place and given time is vital. Results of previous investigations suggest that this control function over ER-Alpha is by use of multiple promotors. Through the interaction of specific transcription factors it is possible to achieve a cell-, developement- and origin specific expression of the receptor. To examine this hypothesis the following investigation was made into the use of eight untranslated exons and exons A of the ER-Alpha gene,as alternative transcription starting points in osteoblasts, neuronal cells, mesenchymal stem cells and chrondrocytes using the RT-PCR method and the following sequences. It was shown that in all four examined cell types exons F, E1, C, B and A were used as alternative promotors. Not only was the use of promotor T2 in neuronal cells, chondrocytes and mesenchymal stem cells seen but by osteoblasts and neuronal cells the use of F and E1 showed alternative splicing. In this splicing exon E1 served as a donor and exon 2 as a receiver, the resulting mRNA-Isoform generated ER-Alpha that was shortened of A/B domain which remained functionally active. The following paper describes for the very first time that mesenchymal stem cells and chondrocytes use the multiple promotors of ER-Alpha . The published descriptions of exons can now be extended for the first time to include the function of promotors E1, B and A as alternative transcription starting points in osteoblast cells, as also the use of exons E1 and T2 in the neuronal cells. The use of exons E1 and T2 as alternative transcription starting points was described in the following investigation in general for the first time, whereas these two untranslated exons have only previously been seen to work as secondary intermediate exons. The experimental results prove the utilisation of ER-Alpha gene alternative promotors in all examined cells. As there can be no quantification of the amount of untranslated exons present in the examined cells by the method used, the importance of individual untranslated exons can not be established. Parallel to a quantative analysis of the utilisation pattern in the different cells an experiment to partially knockout single promotors would be an interesting subject for further research into the importance of individual untranslated exon function. Even without the specific knowledge of individual exon function the possibility of regulating the expression of ER-Alpha in the four named cell types through multiple promotors is highly probable given the results of the following paper. Such a regulation of the ER-Alpha gene offers many possibilities to affect the expression of ER-Alpha. For instance through the manipulation of the transcription factors that combine with specific promotors, or by the production of antisense oligonucleotides which combine with a definitive mRNA variant leaving others unchanged. A catalogue of comprehensive questions follow the investigations made in the paper published here for the first time to untranslated exons from the ER gene and their activity in mesenchymal stem cells and chondrocytes. Questions as to the influence on differentiation of multipotent mesenchymal stem cells by changes in the alternative promotors and the use of untranslated exons during the proccess of chondrocyte differentiation. These new questions lead to further investigations and studies in the area of Estrogen receptor expression. KW - Genregulation KW - RNS-Spleißen KW - Östrogen Rezeptor alpha KW - untranslatierte Exons KW - alternatives Splicing KW - ER-Alpha Expression KW - untranslated exons KW - alternative splicing Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24818 ER - TY - THES A1 - Rey, Katharina T1 - Knochenreaktion nach Osteosynthese mit einer Kohlenstofffaser-PEEK Platte T1 - Bone reaction after osteosynthesis with a carbon fibre PEEK plate N2 - Die Snake Plate ist ein im Composite Flow Moulding Verfahren (CFM) aus endlosen Kohlenstofffasern und PEEK (CF/P) hergestelltes neues Implantat für die Frakturbehandlung. Besondere Merkmale sind hohe Formbeständigkeit, konvergierende, winkelstabile Schrauben sowie eine völlige Strahlendurchlässigkeit. Integrierte Tantalfäden machen die Platte artefaktfrei radiologisch sichtbar. Ziel dieser in vivo Studie war ein Vergleich des Heilungsverlaufes zwischen der 7-Loch Snake Plate und der bereits klinische verwendeten 7-Loch LCP. Die Tiere wurden in 2 Gruppen (n=6) zufällig aufgeteilt. Eine 0,6mm breite Osteotomie der rechten Schafstibia wurde mit der Snake Plate bzw. der LCP und 6 winkelstabilen Schrauben versorgt. Zur postoperativen Fluoreszenzmarkierung des Kalzifizierungsprozesses erhielten die Tiere in der 5. Woche Xylenol Orange und in der 7. Woche Calcein Grün. Die Makrophagen/Histiozyten- Schichtdicke des Weichteilgewebes wurde computerunterstützt semiquantitativ vermessen. Eine qualitative Beurteilung der Gewebszonen und der Sentinel Lymphknoten folgte. Der Kalzifizierungsprozess in der Osteotomiezone wurde computerunterstützt quantitativ erfasst und qualitativ beurteilt. Die Osseointegration der Schrauben wurde quantifiziert, indem der prozentuale direkte Schrauben-Knochen-Kontakt computerunterstützt berechnet wurde. Die Knochenumbauvorgänge im Bereich des Schrauben-Knochen-Interfaces wurden erfasst, indem die Anzahl der Osteone gezählt und ihre Tiefe in den Bereich der Kortikalis errechnet wurde. Es ergaben sich zwischen den Gruppen hinsichtlich der semiquantitativen Ausmessung der Makrophagen-Histiozyten-Schichtdicke keine Unterschiede. Die zelluläre Zusammensetzung im plattennahen Weichteilgewebe zeigte keine Unterschiede. Abriebpartikel wurden in den Sentinel-Lymphknoten nicht gefunden. Zwischen den Gruppen zeigten sich keine Unterschiede im Ausmaß des kalzifizierten Kallusgewebes im Osteotomiespalt. Die knöcherne Überbrückung der Frakturzone war plattennah weiter fortgeschritten als plattenfern. Die qualitative Beurteilung war unauffällig und in beiden Gruppen ähnlich weit fortgeschritten. In der Beurteilung des Knochenumbauprozesses konnten zwischen den beiden Gruppen keine Unterschiede gefunden werden. Auch im zeitlichen Verlauf der Heilung zeigten sich in beiden Gruppen keine Unterschiede. Die Titan-Schrauben wiesen eine signifikant höhere direkte Knochen-Kontakt Zone auf als die PEEK-Schrauben. Im Allgemeinen zeigt sich das Gewebe sowohl im Kontakt mit den Kohlefaserimplantaten als auch mit den Titanimplantaten reizarm und ohne die bei Entzündungen üblichen zellulären Reaktionen. Die biologischen und mechanischen Bedingungen der beiden Plattenarten müssen offensichtlich ähnlich sein, da die Frakturheilung in beiden Gruppen gut fortgeschritten war. Der geringere direkte Knochenanteil der PEEK-Schraube ist wahrscheinlich materialbedingt. Es ist bekannt, dass Knochenzellen sich direkt auf Titanmaterialien ablagern können, wodurch das Einwachsverhalten in den Knochen begünstigt werden kann. Einen Einfluss der unterschiedlichen Biokompatibilitäten der Implantatmaterialien auf die Knochenumbauprozesse im Bereich des Schrauben-Knochen-Interfaces konnte nicht nachgewiesen werden. Die Verbesserung des Interface zwischen Knochen und Implantat ist immer noch ein ungelöstes Problem. Ziel ist es, eine geeignete Umgebung zu schaffen, durch die das natürliche Potential des Knochens zur Regeneration stimuliert und maximiert werden kann. In weiteren Studien sollte untersucht werden, ob die Biokompatibilität der neu entwickelten PEEK-Schraube durch unterschiedliche Oberflächen-behandlungen, beispielsweise mit Titan, erhöht werden kann und daraus eine bessere Osseointegration erzielt werden könnte. N2 - The Snake Plate, produced out of carbon fibre and PEEK (CF/P) by using the composite flow moulding method (CFM),is a new implant for fracture treatment. The special features are resistance to deformation, converging locking screws and radiolucency. The Radiological visualization free of artefacts is made possible by integrated tantal threads. The goal of this “in vivo study” was to compare the process of recovery using the seven-hole Snake Plate to the actual in clinical use seven-hole LCP. The animals were randomly divided into two groups (n=6). A 0.6 mm wide osteotomy of the right tibia was stabilized with the snake plate for the one and LCPs for the other group. All were fixed with six locking screws. The animals received Xylenol orange in week five and Calcein green in week seven as fluorescent dye in order to mark the postsurgical calcification process. The thickness of the macrophage/histiocyte layer of the soft part tissue was measured in a computer-assisted and semi-quantitative way. It was followed by a qualitative assessment of the different layers of the tissue and of the sentinel lymphatic nodes. The process of calcification in the osteotomy area was also measured computer-assisted and was qualitative assessed. The osseointegration of the screws was quantified by a computer-assisted calculation of the percentage of direct contact between screws and bone. The osteogenetic processes in the interface between screws and bone were measured by counting the osteones and calculating their depth in the area of the corticalis. Neither the semi-quantitative measurements of the macrophage/histiocyte layers nor the cellular composition of the soft part tissues near the plate showed different results for the two groups. No particles of attrition were found in the sentinel lymphatic nodes. The two groups did not show any differences concerning the semi-quantitative measurements of the macrophage/histiocyte layers. There was also no difference regarding the amount of calcified callus in the gap of osteotomy. The osseous bridging of the fracture zone was further advanced near the plate. The qualitative assessment was not unusual and the progress was comparable in both groups. There were no differences between the two groups concerning assessment of the osteogenetic processes. The chronological process of the consolidation did not show any differences between the two groups either. The area of direct bone contact was significantly higher with the titanium screws than with the PEEK-screws. In general the tissue was hardly irritable in contact with the carbon fibre implants as well as with the titanium implants. Neither were there any cellular reactions typical for inflammations. The biological and mechanical conditions of the two types of plates are apparently similar, as the healing of the fracture was advanced in both groups. The low direct bone contact of the PEEK-screws is probably associated with the material. It is well-known that osteocytes can accumulate on titanium, a fact which may favour the growing-in of the material into the bone. An influence of the different biological compatibilities of the materials of the implantations on the osteogenetic processes in the interface between screws and bone could not be proven. The improvement of the interface between bone and implant is still an unsolved problem. The aim is to create a suitable environment for stimulating and maximizing the natural regenerative potential of the bone. Further studies should be carried out in order to find out whether the biological compatibility of the new PEEK-screw can be improved by treating its surface with titanium for example. This might lead to an improvement in osseointegration. KW - Osteosynthese KW - PEEK KW - Fixateur interne KW - Osteotomie KW - bone healing KW - osteosynthesis KW - PEEK KW - LCP KW - bone reaction Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-26828 ER - TY - THES A1 - Pöppelmeier, Olaf T1 - Funktionelle Analyse des Polymorphismus im Promotor des 24-Hydroxylase-Gens T1 - Functional analysis of the polymorphism in the promotor of the 24-Hydroxylase gene N2 - Funktionelle Analyse des Polymorphismus im Promotor des 24-Hydroxylase-Gens Ziel dieser Arbeit war es, in der Arbeitsgruppe eindeutig nachgewiesene Polymorphismen im Promotor des 24Hydroxylasegens, auf eine funktionelle Relevanz zu untersuchen. Die Substrate des Enzyms CYP24 sind 1,25(OH)2D3 und 25(OH)D3. Die entsprechenden Produkte der Katalyse sind 1,24,25(OH)3D3 und 24,25(OH)2D3. Über das erste Produkt wird das hochpotente 1,25(OH)2D3 im Sinne einer negativen Rückkopplung abgebaut. Dem zweiten Produkt 24,25(OH)2D3, konnte die Funktion als Botenstoff in der Knochenheilung und -entstehung nachgewiesen werden. Detailliertere Ergebnisse gibt es insbesondere für Chondrozyten in der Ruhezone der Epiphysefuge. Der Promotor des CYP24-Gens ist mit zwei Vitamin D-responsiven Elementen (VDREs) ausgestattet, welche die Transkriptionsrate des Gens in Anwesenheit von 1,25(OH)2D3 schnell und deutlich steigern. In einer poly-A-Strecke, die 488bp upstream des Transkriptionsstarts auffiel, konnte ein Polymorphismus nachgewiesen werden, die häufigsten Allele wurden als +A, +2A, und +C5AC bezeichnet. Mittels PCR wurden aus humaner, genomischer DNA, 672-680bp lange Promotorfragmente mit TATA-box, den beiden bekannten VDREs und dem polymorphen Bereich hergestellt. Diese Promotorfragmente wurden in den pGL3 Basic Vektor (ein für Luziferase kodierendes Plasmid ohne Promotor) kloniert und die Sequenz dieser Vektor-Promotorkonstrukte durch Fragmentanalyse und Sequenzierung kontrolliert. Die Vektor-Promotorkonstrukte wurden dann mittels Elektroporation in hFOB und T/C28 Zellen transfiziert. Es wurden Versuchsreihen unter basalen Bedingungen und unter Stimulation mit1,25(OH)2D3 durchgeführt. Anhand von Kontrollkonstrukten konnte die Spezifität der Promotoraktivität gezeigt werden. Für die Promotoren, die das Allel +A enthielten, konnte eine Verdoppelung und für die mit dem Allel +2A eine Verdreifachung der Luziferaseaktivität gezeigt werden. Das Allel +C5AC wies ähnliche Promotoraktivitäten wie der Wildtyp auf. Unter Stimulation mit 1,25(OH)2D3 war in allen Konstrukten mit einem Promotor in korrekter Orientierung eine mindestens dreifache Steigerung der Luziferaseaktivität zu messen. Sowohl Abwesenheit als auch in Anwesenheit von 1,25(OH)2D3 wird die Aktivität des Promotors des CYP24-Gens durch die Allele +A und +2A signifikant (p<0,001) gesteigert. Demzufolge könnte der Polymorphismus auch unter physiologischen Bedingungen Einfluss auf die Transkriptionsrate des CYP24-Gens haben. Da die CYP24-Aktivität vor allem über die Transkription reguliert wird, müsste durch den beschriebenen Polymorphismus die Aktivität des Enzyms in vivo gesteigert werden. In Folge könnte es lokal oder systemisch zu niedrigeren 1,25(OH)2D3- oder erhöhten 24,25(OH)2D3-Spiegeln kommen. Potentielle Bedeutung hat dieser Befund in der Pathogenese von Osteoporose, dem Prostatakarzinom oder anderen Erkrankungen die mit veränderten 1,25(OH)2D3 Aktivitäten einhergehen. Gegenwärtig wird bereits nach SNPs gefahndet die mit dem beschriebenen Polymorphismus assoziiert sind, um Untersuchungen von größeren Kollektiven auf diesen Polymorphismus hin zu erleichtern. Bell et al. konnten Veränderungen von CYP24-aktivitäten in Fibroblastenkulturen in Abhängigkeit von ethnischer Herkunft zeigen. Möglicherweise könnte das CYP24-Gen eines von zahlreichen Kandidatengenen sein, die bei der Entstehung von Osteoporose von Relevanz sind, und in ein System zur Risikoanalyse mit einfließen. Es könnten zum Beispiel über den Einsatz von zu entwickelnden „Single Nucleotid Polymorphims Gen-Chips“ solche Risikoprofile relativ einfach erstellt werden. In Folge könnten sowohl in der Prophylaxe als auch in der Therapie von Osteoporose neue Möglichkeiten geschaffen und neue Perspektiven eröffnen werden. N2 - Functional analysis of the polymorphism in the promotor of the 24-Hydroxylase gene Aim: A functional characterisation of the Polymorphism in the promotor of the 24-hydroxylase (CYP24) gene. The enzyme CYP24 initiates the degradation of the active vitamin D metabolite 1,25(OH)D3 as well as catalysing the production of 24,25(OH)D3, an active metabolite bone metabolism. If the polymorphism influenced the activity of CYP24, local or systemic levels of vitamin D could be altered or bone metabolism disturbed by varying 24,25(OH)D3 levels. The polymorphism could a factor in the pathogenesis of osteoporosis or other diseases of the skeletal system. Methods: Four different alleles of the polymorphism in the promotor of the CYP24 gene (WT, +A, +2A and +C5AC) as well as controls were amplified using PCR and cloned into a luciferase assay vector (pgl3-basic). Using electroporation the vector was transfected into two different cell systems, h-fob cells (human Osteoblasts) and T/C28a2 cells (human Chondrocytes). The cells were cultivated with and without the influence of vitamin D. The promotor activity was quantified using the luciferase assay. Results: By comparison with the controls a specific promotor activity could be demonstrated. For the allele +A a two fold increase and for the allele +2A a three fold increase in promotor activity compared to the wild type promotor was measured (p<0,001). The allele +C5AC showed no significant influence on the promotor activity. Under influence of vitamin D promotor activity was increase at least three times as high as in the basic setting. Discussion: Since the activity of the enzyme CYP24 is controlled mainly by the rate of transcription, the polymorphism in the promotor of the gene could influence CYP24 activity in vivo. The result could be a local or systemic decrease of 1,25(OH)D3 levels or increase of 24,25(OH)D3 levels. The polymorphism might therefore be relevant in the pathogenesis of osteoporosis, prostate cancer or other diseases associated with decreased levels of vitamin D. KW - Osteoporose KW - Polymorphismus KW - Vitamin-D-Mangel KW - CYP24 KW - 24-Hydroxylase Promotoranalyse KW - Vitamin D metabolismus KW - CYP24 KW - unctionals analysis of 24-Hydroxylase promotor KW - Vitamin D metabolism Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23977 ER - TY - THES A1 - Schilling, Tatjana T1 - Transdifferentiation of Human Mesenchymal Stem Cells T1 - Transdifferenzierung humaner Mesenchymaler Stammzellen N2 - With ageing, the loss of bone mass correlates with the expansion of adipose tissue in human bone marrow thus facilitating bone-related diseases like osteopenia and osteoporosis. The molecular mechanisms underlying these events are still largely unknown. Reduced osteogenesis and concurrently enhanced adipogenesis might not only occur due to the impairment of conventional osteogenic differentiation originating from mesenchymal stem cells (MSCs). Additionally, transdifferentiation of (pre-)osteoblasts into adipocytes could contribute to the fatty conversion. Therefore, the aim of the present study was to prove the existence of transdifferentiation between the adipogenic and osteogenic lineage and to elucidate molecular mechanisms underlying this phenomenon. At first, a cell culture system of primary human MSCs was established that allowed for differentiation into the adipogenic and osteogenic lineage and proved that the MSC-derived adipocytes and pre-osteoblasts were capable of transdifferentiation (reprogramming) from one into the other lineage. Thereby, lineage-specific markers were completely reversed after reprogramming of pre-osteoblasts into adipocytes. The osteogenic transdifferentiation of adipocytes was slightly less efficient since osteogenic markers were present but the adipogenic ones partly persisted. Hence, plasticity also reached into the differentiation pathways of both lineages and the better performance of adipogenic reprogramming further supported the assumption of its occurrence in vivo. The subsequent examination of gene expression changes by microarray analyses that compared transdifferentiated cells with conventionally differentiated ones revealed high numbers of reproducibly regulated genes shortly after initiation of adipogenic and osteogenic reprogramming. Thereof, many genes were correlated with metabolism, transcription, and signal transduction as FGF, IGF, and Wnt signalling, but only few of the established adipogenesis- and none of the osteogenesis-associated marker genes were detected within 24 h after initiation of transdifferentiation. To find possible key control factors of transdifferentiation amongst the huge amount of regulated genes, a novel bioinformatic scoring scheme was developed that ranked genes due to their potential relevance for reprogramming. Besides the reproducibility and level of their regulation, also the possible reciprocity between the adipogenic and osteogenic transdifferentiation pathway was taken into account. Fibroblast growth factor 1 (FGF1) that ranked as one of the leading candidates to govern reprogramming was proven to inhibit adipogenic differentiation as well as adipogenic transdifferentiation in our cell culture system. Further examination of the FGF signalling pathway and other highly ranked genes could help to better understand the age-related fatty degeneration at the molecular level and therefore provide target molecules for therapeutic modulation of the plasticity of both lineages in order to inhibit adipogenic degeneration and to enhance osteogenesis. N2 - Der Verlust an Knochenmasse im Alter ist mit der Ausbreitung von Fettgewebe im menschlichen Knochenmark assoziiert und fördert daher auch knochenspezifische Erkrankungen wie Osteopenie und Osteoporose. Die diesen Ereignissen zu Grunde liegenden Mechanismen sind immer noch weitgehend unbekannt. Die abnehmende Osteogenese und die gleichzeitig zunehmende Adipogenese treten wahrscheinlich nicht nur wegen der Beeinträchtigung der konventionellen osteogenen Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen (MSZ) auf. Zusätzlich könnte auch die Transdifferenzierung (Reprogrammierung) von Osteoblasten(vorläufern) zu Adipozyten zur fettigen Umwandlung beitragen. Das Ziel der vorliegenden Studie war es daher, die Existenz der Transdifferenzierung zwischen dem adipogenen und osteogenen Differenzierungsweg nachzuweisen und die molekularen Mechanismen aufzuklären, die diesem Phänomen zu Grunde liegen. Zunächst wurde ein Zellkultursystem primärer mesenchymaler Stammzellen etabliert, in dem eine Differenzierung zu Adipozyten und Osteoblasten durchgeführt werden konnte, und nachgewiesen, dass aus MSZ erhaltene Adipozyten und Osteoblastenvorläufer von einer zur anderen Zelllinie transdifferenziert (reprogrammiert) werden können. Dabei wurden die zelllinienspezifischen Marker nach der Reprogrammierung von Osteoblastenvorläufern zu Adipozyten vollständig umgekehrt. Die osteogene Transdifferenzierung von Adipozyten war etwas weniger effizient, da die osteogenen Marker zwar vorhanden waren, aber auch die adipogenen Marker weiterhin auftraten. Die Plastizität erstreckte sich also auch auf die Differenzierungswege der beiden Zellpopulationen, wobei das bessere Ergebnis bezüglich der adipogenen Reprogrammierung die Annahme ihres Auftretens in vivo weiter unterstützte. Die nachfolgende Untersuchung von Genexpressionsänderungen mittels Mikroarray-Analysen, die transdifferenzierte mit konventionell differenzierten Zellen verglichen, führte kurz nach Initiation der adipogenen und osteogenen Transdifferenzierung zum Auffinden zahlreicher, reproduzierbar regulierter Gene. Viele dieser Gene standen mit Metabolismus, Transkription und Signaltransduktion wie dem FGF-, IGF- und Wnt-Signalweg in Zusammenhang, es wurden allerdings nur einige Adipogenese- und keinerlei Osteogenese-assoziierte Markergene innerhalb 24 h nach Initiation der Transdifferenzierung detektiert. Um unter der großen Zahl an regulierten Genen mögliche Schlüsselkontrollfaktoren der Transdifferenzierung zu finden, wurde ein neuartiges, bioinformatisches Punktesystem entwickelt, das Gene entsprechend ihrer potenziellen Relevanz für die Reprogrammierung auflistete. Dabei wurde neben der Reproduzierbarkeit und dem Ausmaß ihrer Regulation auch eine mögliche Reziprozität der Regulation zwischen dem adipogenen und osteogenen Transdifferenzierungsweg berücksichtigt. Es konnte nachgewiesen werden, dass der Fibroblastenwachstumsfaktor 1 (FGF1), der als einer der Hauptkandidaten für die Steuerung der Reprogrammierung eingeordnet worden war, in unserem Zellkultursystem sowohl die adipogene Differenzierung als auch die adipogene Transdifferenzierung hemmt. Die weitere Untersuchung des FGF-Signalwegs und anderer, hoch gelisteter Gene könnte zum besseren Verständnis der altersbezogenen fettigen Degeneration auf molekularer Ebene beitragen und daher Zielmoleküle liefern, die eine therapeutische Beeinflussung der Plastizität zwischen beiden Zelllinien zur Verhinderung der fettigen Degeneration und zur Förderung der Osteogenese erlauben. KW - Zelldifferenzierung KW - Metaplasie KW - Mesenchymale Stammzellen KW - Transdifferenzierung KW - Osteoblasten KW - Adipozyten KW - Mesenchymal Stem Cells KW - transdifferentiation KW - osteoblasts KW - adipocytes Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24299 ER - TY - THES A1 - Gärtner, Marco T1 - Mittel- und langfristige Ergebnisse der Großzehengrundgelenksarthrodese bei Hallux rigidus T1 - Arthrodesis of the first metatarsophalangeal joint in the treatment of hallux rigidus N2 - Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit Langzeitergebnissen der erstmalig von Clutton 1894 [8] beschriebenen Grosszehengrundgelenksarthrodese bei Hallux rigidus. Von 1986 bis 1999 wurden 65 Fälle des Hallux rigidus mit einer Arthrodese des Grosszehengrundgelenks therapiert. Von diesen konnten 34 Patienten nachuntersucht werden. N2 - Hallux rigidus stands for an osteoarthritis of the first metatarsophalangeal (MTP) joint. 34 patients (38 joints) treated for hallux rigidus with an arthrodesis of the first MTP joint between 1989 and 1999 were reviewed. The average age of the patients at time of surgery was 52 years, the mean follow-up 54 months. At follow-up all patients were evaluated by clinical investigation and plain radiography using a standard protocol. KW - Grosszeh KW - Hallux KW - rigidus KW - Arthrodese KW - arthrodeses KW - mtp1 KW - hallux KW - rigidus Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-21904 ER - TY - THES A1 - Heymer, Andrea T1 - Chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells and articular cartilage reconstruction T1 - Chondrogene Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen und Gelenkknorpelrekonstruktion N2 - Articular cartilage defects are still one of the major challenges in orthopedic and trauma surgery. Today, autologous chondrocyte transplantation (ACT), as a cell-based therapy, is an established procedure. However, one major limitation of this technique is the loss of the chondrogenic phenotype during expansion. Human mesenchymal stem cells (hMSCs) have an extensive proliferation potential and the capacity to differentiate into chondrocytes when maintained under specific conditions. They are therefore considered as candidate cells for tissue engineering approaches of functional cartilage tissue substitutes. First in this study, hMSCs were embedded in a collagen type I hydrogel to evaluate the cartilaginous construct in vitro. HMSC collagen hydrogels cultivated in different culture media showed always a marked contraction, most pronounced in chondrogenic differentiation medium supplemented with TGF-ß1. After stimulation with chondrogenic factors (dexamethasone and TGF-ß1) hMSCs were able to undergo chondrogenesis when embedded in the collagen type I hydrogel, as evaluated by the temporal induction of cartilage-specific gene expression. Furthermore, the cells showed a chondrocyte-like appearance and were homogeneously distributed within a proteoglycan- and collagen type II-rich extracellular matrix, except a small area in the center of the constructs. In this study, chondrogenic differentiation could not be realized with every hMSC preparation. With the improvement of the culture conditions, e.g. the use of a different FBS lot in the gel fabrication process, a higher amount of cartilage-specific matrix deposition could be achieved. Nevertheless, the large variations in the differentiation capacity display the high donor-to-donor variability influencing the development of a cartilaginous construct. Taken together, the results demonstrate that the collagen type I hydrogel is a suitable carrier matrix for hMSC-based cartilage regeneration therapies which present a promising future alternative to ACT. Second, to further improve the quality of tissue-engineered cartilaginous constructs, mechanical stimulation in specific bioreactor systems are often employed. In this study, the effects of mechanical loading on hMSC differentiation have been examined. HMSC collagen hydrogels were cultured in a defined chondrogenic differentiation medium without TGF-ß1 and subjected to a combined mechanical stimulation protocol, consisting of perfusion and cyclic uniaxial compression. Bioreactor cultivation neither affected overall cell viability nor the cell number in collagen hydrogels. Compared with non-loaded controls, mechanical loading promoted the gene expression of COMP and biglycan and induced an up-regulation of matrix metalloproteinase 3. These results circumstantiate that hMSCs are sensitive to mechanical forces, but their differentiation to chondrocytes could not be induced. Further studies are needed to identify the specific metabolic pathways which are altered by mechanical stimulation. Third, for the development of new cell-based therapies for articular cartilage repair, a reliable cell monitoring technique is required to track the cells in vivo non-invasively and repeatedly. This study aimed at analyzing systematically the performance and biological impact of a simple and efficient labeling protocol for hMSCs. Very small superparamagnetic iron oxide particles (VSOPs) were used as magnetic resonance (MR) contrast agent. Iron uptake was confirmed histologically with prussian blue staining and quantified by mass spectrometry. Compared with unlabeled cells, VSOP-labeling did neither influence significantly the viability nor the proliferation potential of hMSCs. Furthermore, iron incorporation did not affect the differentiation capacity of hMSCs. The efficiency of the labeling protocol was assessed with high resolution MR imaging at 11.7 Tesla. VSOP-labeled hMSCs were visualized in a collagen type I hydrogel indicated by distinct hypointense spots in the MR images, resulting from an iron specific loss of signal intensity. This was confirmed by prussian blue staining. In summary, this labeling technique has great potential to visualize hMSCs and track their migration after transplantation for articular cartilage repair with MR imaging. N2 - Gelenkknorpeldefekte stellen immer noch eine der großen Herausforderungen in der Orthopädie und Unfallchirurgie dar. Als zellbasiertes Verfahren ist die Autologe Chondrozytentransplantation (ACT) heute in der klinischen Routine etabliert. Ein großer Nachteil dieser Methode ist jedoch der Verlust des chondrozytären Phänotyps während der Expansion der Zellen. Humane mesenchymale Stammzellen (hMSZ) verfügen über ein ausgeprägtes Proliferationspotential und besitzen die Fähigkeit, unter spezifischen Bedingungen zu Knorpelzellen zu differenzieren. Sie werden daher als alternative Zellen für das Tissue Engineering von funktionellem Knorpelersatzgewebe in Betracht gezogen. In der vorliegenden Arbeit wurden erstens hMSZ in ein Kollagen Typ I Hydrogel eingebracht und zunächst der Grad der chondrogenen Zelldifferenzierung im Konstrukt evaluiert. HMSZ-Kollagenhydrogele zeigten in allen Kultivierungsmedien eine deutliche Kontraktion, welche am stärksten im chondrogenen Differenzierungsmedium unter Zugabe von TGF-ß1 ausgeprägt war. Nach Stimulation mit chondrogenen Faktoren (Dexamethason und TGF-ß1) differenzierten hMSZ zu Knorpelzellen, nachgewiesen durch die Induktion von knorpelspezifischer Genexpression. Die Zellen wiesen eine Chondrozyten-ähnliche Morphologie auf und waren bis auf einen kleinen Bereich in der Mitte des Konstrukts homogen in einer Proteoglykan- und Kollagen Typ II-haltigen extrazellulären Matrix verteilt. Eine chondrogene Differenzierung konnte in der vorliegenden Arbeit jedoch nicht mit jeder hMSZ-Präparation realisiert werden. Durch die Verbesserung der Kulturbedingungen, z.B. durch die Verwendung einer anderen Serumcharge im Gelherstellungsprozess, konnte eine Steigerung der knorpelspezifischen Matrixsynthese erzielt werden. Nichtsdestotrotz spiegeln die großen Schwankungen in der Differenzierungskapazität die hohe Variabilität zwischen verschiedenen Spendern wider, welche die Entwicklung eines knorpelartigen Gewebes beeinflussen. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse, dass das Kollagen Typ I Hydrogel eine geeignete Trägermatrix für hMSZ darstellt, um in Stammzell-basierten Knorpelregenerationstherapien zukünftig als vielversprechende Alternative zur ACT eingesetzt zu werden. Um die Qualität eines in vitro generierten knorpelartigen Gewebes weiter zu verbessern, wird häufig eine mechanische Stimulation in spezifischen Bioreaktorsystemen durchgeführt. In der vorliegenden Arbeit wurden daher zweitens die Effekte von mechanischer Belastung auf die Differenzierung von hMSZ untersucht. HMSZ-Kollagenhydrogele wurden im chondrogenen Differenzierungsmedium ohne TGF-ß1 kultiviert und einem kombinierten mechanischen Stimulationsprotokoll, bestehend aus Perfusion und zyklischer uniaxialer Kompression, ausgesetzt. Die Kultivierung im Bioreaktor hatte weder einen Einfluss auf die Zellvitalität noch auf die Anzahl der Zellen im Kollagen Typ I Hydrogel. Die mechanische Beeinflussung steigerte im Vergleich mit den unbelasteten Kontrollgelen die Genexpression von COMP und Biglykan und führte zu einer Hochregulation von Matrix Metalloproteinase 3. Diese Ergebnisse belegen, dass hMSZ mechanosensitiv sind, jedoch konnte keine Differenzierung zu Knorpelzellen induziert werden. Hierfür sind weitere Studien notwendig, um spezifische Stoffwechselwege zu identifizieren, welche durch die mechanische Stimulation beeinflusst werden. Drittens, für die Entwicklung von neuen zellbasierten Therapien für die Gelenkknorpelrekonstruktion ist eine zuverlässige Bildgebung auf zellulärer Ebene erforderlich, um die Zellen in vivo wiederholt nicht invasiv zu detektieren. Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, systematisch die Effizienz und die biologischen Auswirkungen einer einfachen und dauerhaften Markierung für hMSZ zu untersuchen. Superparamagnetische Eisenoxidnanopartikel (VSOPs), ein Magnetresonanz (MR)-Kontrastmittel, wurden für die Markierung eingesetzt. Die Aufnahme der Eisenoxidnanopartikel wurde histologisch mittels eisenspezifischer Berliner-Blau-Färbung nachgewiesen und durch Massenspektroskopie quantifiziert. Im Vergleich zu unmarkierten Zellen beeinträchtigte die VSOP-Markierung weder die Vitalität noch das Proliferationspotential der hMSZ. Weiterhin war durch die Aufnahme der Eisenoxidnanopartikel keine Beeinflussung der Differenzierungskapazität der hMSZ zu verzeichnen. Die Effizienz der Zellmarkierung wurde mittels hochauflösender MR-Bildgebung bei 11,7 Tesla beurteilt. VSOP-markierte hMSZ im Kollagen Typ I Hydrogel erschienen als hypointense Punkte in den MR-Bildern, hervorgerufen durch die typische, VSOP-bedingte Signalauslöschung. Histologische Untersuchungen dieser Konstrukte bestätigten die MR-Ergebnisse. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass diese Zellmarkierungsmethode in Verbindung mit der MR-Bildgebung über das Potential verfügt, nach einer Gelenkknorpelrekonstruktion Aufschluss über die Lokalisation und Migration der transplantierten hMSZ zu liefern. KW - Gelenkknorpel KW - Tissue Engineering KW - Chondrogenese KW - Hydrogel KW - Biomechanik KW - NMR-Bildgebung KW - mesenchymale Stammzellen KW - Kollagen-Hydrogel KW - mechanische Stimulation KW - Zellmarkierung KW - superparamagnetische Eisenoxidnanopartikel KW - mesenchymal stem cells KW - collagen hydrogel KW - mechanical stimulation KW - cell labeling KW - superparamagnetic iron oxide particles Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-29448 ER - TY - THES A1 - Ewers, Alexander T1 - Ergebnisse der Schultereckgelenksrekonstruktion : Vergleich zeitnaher und verzögerter operativer Versorgung von Grad III-V Schultereckgelenkssprengungen T1 - Acromioclavicular dislocation Rockwood III–V : results of earlyversus delayed surgical treatment N2 - Diese Arbeit vergleicht zeitnah und zeitlich verzögert versorgte Sprengungen des Akromioklavikulargelenkes nach traumatischer Verletztung. Die Ergebnisse zeigen einen signifikanten Vorteil einer zeitnahen Operation hinsichtlich Constant Score, Anzahl der Komplikationen und Zufriedenheit des Patienten. N2 - In this retrospective study the results of early ACJ reconstructions immediately after trauma were compared with the results of delayed reconstructions in patients who first got conservative treatment and failed after some time. A comparison of the overall results revealed a statistically significant better outcome in the early repair group, regarding the Constant Score, the degree of acromioclavicularjoint-reduction, numbers of complications and patients satisfaction. KW - Akromioklavikulargelenk KW - Trauma KW - Weaver-Dunn KW - Weaver-Dunn Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-34498 ER -