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Zielsetzung und Fragestellung: Inflammation spielt eine wesentliche Rolle in der Pathogenese der Arthrose. Knorpelregenerative Verfahren werden häufig unter inflammatorischen Bedingungen durchgeführt. Ziel dieser Studie war die Entwicklung eines dynamischen ACT Inflammationsmodells mit TNFα zur zukünftigen Untersuchung geeigneter anti-inflammatorischer Therapiestrategien.

Material und Methoden: Humane Knorpelzellen wurden von 6 verschiedenen Spendern extrahiert, welche eine totale Kniegelenksendoprothese (TKA) erhielten. Die Knorpelzellen wurden nach dem Verfahren der Autologen Chondrocytentransplantation (ACT) expandiert und in 3D-Spheroidkultur verbracht. Die initiale Zytokinstimulation erfolgte mit 20 ng/ml. Ab Tag 2 wurde die Zytokinstimulation mit 0.2 ng/ml als dynamisches Inflammationsmodell über 14 Tage fortgesetzt. Es erfolgte eine Genexpressionsanalyse anaboler (Collagen 1, Collagen 2, Aggrecan, Cartilage Oligomeric Protein (COMP), Proteoglycan-4 (PRG-4)), kataboler (MMP-3) und des Inflammationsmarkers IL-6. Für die qualitative Untersuchung der Regenerate erfolgte eine Safranin O/ Fast Green Färbung. Zur statistischen Auswertung wurde der nicht parametrische Mann-Whitney U-test herangezogen. Die Signifikanz wurde mit p<0.05 definiert.

Ergebnisse: TNFα Stimulation führte im dynamischen Chondrocytenflammationsmodell zu einer signifikanten Reduktion der Expression anaboler Gene wie Collagen 1, Collagen 2, COMP, PRG-4 und Aggrecan. Zusätzlich wurde der katabole Marker MMP-3 vermehrt exprimiert. Die beschriebenen Effekte führten zu einer geringeren Regeneratqualität, welche sich in einer Reduktion der GAG Retention histologisch zeigte.

Diskussion und Schlussfolgerung: TNFα zeigt im dynamischen Inflammationsmodell einen negativen Einfluss auf 3D Knorpelzellregenerate. Die Inflammation ist insbesondere bei der Anwendung knorpelzellregenerativer Verfahren unter degenerativen Bedingungen wesentlich zu beachten. Dieses Modell kann genutzt werden, um anti-inflammatorische Therapiestrategien zu entwickeln.