Der Einfluss der Gravitation auf humane Chondrozyten – Tissue Engineering des Knorpels

Abstract

Knorpel ist ein druckfestes Stützgewebe, das aufgrund seines einzigartigen Aufbaus eine beschränkte Regenerationskapazität besitzt. Die Knorpelregeneration stellt somit eine Herausforderung für Mediziner dar, die sich immer noch auf der Suche nach einer optimalen, standardisierten und minimal invasiven Methode befinden. Die Kultivierung von Knorpelzellen unter veränderten Schwerkraft- und simulierten Mikrogravitationsbedingungen in Bodenanlagen, wie beispielsweise der Random Positioning Machine, dem zweidimensionalen schnelldrehenden Klinostaten und der Rotating Wall Vessel, stellt eine neue Strategie für das Tissue Engineering des Knorpels dar. Die reale Mikrogravitation während eines Parabelfluges und auch die simulierte Mikrogravitation beeinflussen das Wachstum, die Morphologie und die Physiologie der Knorpelzellen, die ihr Zytoskelett, ihr Genexpressionsprofil und ihren Proteingehalt unter diesen Bedingungen ändern. Diese Veränderungen wurden im Rahmen dieser Doktorarbeit untersucht. Chondrozyten sind wie Fibroblasten, Endothel- und Karzinomzellen in der Lage, in simulierter Mikrogravitation dreidimensionale Aggregate (multizelluläre Sphäroide, Gewebestückchen) ohne Zusatz von Trägermaterialien zu bilden. Unter Verwendung eines geeigneten Mediums können sich diese Aggregate bei längerer Kultivierungszeit zu knorpelähnlichem Gewebe ausbilden. Dieses Gewebe und die unter Mikrogravitation gezüchteten Knorpelzellen wurden für diese Doktorarbeit molekularbiologisch, histologisch und immunhistochemisch untersucht. Darüber hinaus wurde die weitere mögliche Verwendung des produzierten Gewebes in der regenerativen Medizin diskutiert.