Tissue Engineering: Neues zum Gewebeersatz im Muskel-Skelett-System

259 Pages·2003·7.758 MB·German

by  J. Borges, E. M. Lang, G. B. Stark (auth.), Prof. Dr. med. Jürgen Bruns (eds.)

Tissue Engineering
JÜRGEN BRUNS (HRSG.)
Neues zum Gewebeersatz
im Muskel-Skelett-System
Tissue
JÜRGEN BRUNS
(Hrsg.) Engineering
Neues zum Gewebeersatz
im Muskel-Skelett-System
Mit 92 Abbildungen
in 141 Einzeldarstellungen
STEINKOPFF
DARMSTADT
Prof. Dr. med. JÜRGEN BRUNS
Orthopädische Univ.-Klinik und Poliklinik
Universitätskrankenhaus Hamburg-Eppendorf
Martinistr. 52, 20246 Hamburg
ISBN 978-3-642-63243-3 ISBN 978-3-642-57353-8 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-57353-8
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http://www.steinkopff.springer.de
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003
Ursprünglich erschienen bei Steinkopff Verlag Darmstadt 2003
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 2003
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SPIN 10920329 105/7231-5 4 3 2 1 0 - Gedruckt auf säurefreiem Papier
Vorwort
Gewebeersatz durch autogenes Material - das Tissue enginee
ring - stellt eine neue Forschungsrichtung dar, die es sich zum
Ziel gesetzt hat, spezifische Gewebe oder auch Organe durch
Anziichtung aus wenig differenzierten Zellen und Geweben her
zustellen. Damit sollen bisherige klinische Probleme des Organ
und Gewebeersatzes durch alloplastisches Material (z. B. Endo
prothesen) oder allogene Organe (z. B. allogene Lebertransplan
tation) durch Einsatz von autogenem Material vermieden wer
den. Die Vorteile sind offensichtlich. Immunologische Probleme
bei allogenen Transplantaten und auch Folgeerkrankungen
durch die notwendige Immunsuppression konnten vermieden
werden und man ware nicht mehr auf die ohnehin nur begrenzt
zur Verfiigung stehenden Spenderorgane angewiesen. Die Im
plantation alloplastischen Materials - z. B. bei Gelenkendo
prothesen - kann zu Abrieb- und allergischen Phanomenen
fiihren und ist aufgrund der Avitalitat der Implantate mit einer
erhohten Infektionsgefahr und dem Problem der Lockerung
verbunden.
Ais neue Disziplin kann das Tissue engineering erste kli
nische, sehr erfolgversprechende Erfolge, besonders in der Be
handlung von Hautdefekten, aufweisen.
Die Herstellung eines autogenen Gewebeersatzes ist nicht
einfach. Es stellen sich vielfrutige Fragen:
Welche Ausgangsgewebe oder Zellen sollen verwendet werden?
I11III
Wie kann ein spezifisches Gewebe in vitro hergestellt wer-
I11III
den, das den klinischen In-vivo-Bediirfnissen gerecht wird?
Wie konnen die Gewebekonstrukte durch Einsatz unter
I11III
schiedlicher Laborbedingungen, Verwendung diverser Matri
ces oder Scaffolds optimal in die gewiinschte Richtung diffe
renziert werden?
Helfen Wachstumsfaktoren zur Bildung der angestrebten
I11III
Konstrukte?
Welche Langlebigkeit kann von diesen, im Labor hergestell
I11III
ten Produkten erwartet werden?
VI WI! Vorwort
Der Bogen der sich stellenden Fragen spannt sich weit.
Von technischen und biologischen Aspekten bis hin zu den
Ausgangsprodukten - mesenchymale oder embryonale Stamm
zellen - und den damit verbundenen ethischen Fragen. 1st alles,
was machbar ist, auch ethisch vertretbar?
Die in dies em Buch zusammengefassten Berichte, in Hamburg
im Rahmen der Bio-Hanse vorgetragen, versuchen, auf diese
Fragen Antwort zu geben.
Hamburg, im Sommer 2003 JijRGEN BRUNS
In haltsverzeich nis
1.1 Tissue engineering und regenerative Medizin
in der rekonstruktiven Chirurgie .............. 3
J. BORGES, E. M. LANG, G. B. STARK
1.2 Physiko-mechanische Stimulation
von Zellen am Beispiel des Gelenkknorpels 11
B. KURZ, M. SCHUNKE
2.1 Kollagensynthese humaner adulter Chondrozyten
in Alginatkultur ........................... 23
M. SCHULZE, J. MOLLENHAUER, K. E. KUETTNER,
A.A. COLE
2.2 CEP-68: Ein neuer Marker fur kultivierte
Chondrozyten ............................. 35
E. VV.
STECK, RICHTER
2.3 Gentechnische Veranderung und Kultivierung
von Kaninchenchondrozyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
J. J.
STOVE, FIEDLER, K. HUCH, K.-P. GUNTHER,
VV.
PUHL, H.-P. SCHARF, R. BRENNER
2.4 Die Vermeidung der "Scarring-Reaktion" bei der
Herstellung von Gelenkflachenimplantaten ...... 49
P. ADAMIETZ, C. GOEPFERT, N. M. MEENEN
VIII II Inhaltsverzeichnis
3.1 Probleme bei der histologischen Beurteilung
von Reparationsgewebe ...................... 61
M. RUDERT
3.2 Erste Ergebnisse der lokalen Applikation
eines Kollagen-I/GDF-S-Komposits im
"Full thickness"-Defekt am Kaninchen .......... 74
H. G. SIMANK, C. ERGI, M. JUNG, S. ADOLF,
M. RICKERT, J. POHL, W. RICHTER
3.3 Die Rolle von Matrices im Tissue engineering 82
P. BEHRENS, U. MEISNER
3.4 Vergleich kokultivierter synthetischer
und biologischer Tragermaterialien
bei der Behandlung osteochondraler Defekte 87
M. RUDERT, U. WILMS, C. J. WIRTH
3.S Soft-Tissue-engineering unter Verwendung
von Fibrinkleber ........................... 100
C. PERKA, R.-S. SPITZER, K. LINDENHAYN
4.1 Funktionelle Anpassungsvorgange
an Zug- und Gleitsehnen .................... 115
W. PETERSEN, T. PUFE, T. ZANTOP, G. HOHMANN,
B. TILLMANN
4.2 Tissue engineering mesenchymaler Gewebe 127
M. SITTINGER
4.3 Die Rolle von Wachstumsfaktoren
beim Soft-Tissue-engineering ................. 137
J. NEIDEL
Inhaltsverzeichnis III IX
4.4 Gentherapie und Tissue engineering
mittels Skelettmuskelstammzellen ............. 145
A. IRINTCHEV, A. WERNIG
4.5 Soft -Tissue-engineering von Menisken .......... 156
M. R. STEINWACHS, S. PRETTIN, T. STEIMER
4.6 Die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-KB
und des Protoonkogens c-fos in humanen
Fibroblasten nach zyklischer mechanischer
Dehnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
M. VAN GRIENSVEN, J. ZEICHEN, M. SKUTEK,
U. BOSCH
5.1 Growth and differentiation factor-5(GDF-5)
beschichtetes Nahtmaterial stimuliert
die Sehnenheilung im Achillessehnenmodell
in der Ratte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
M. RICKERT, M. JUNG, M. ADIYAMAN, W. RICHTER,
H.G. SIMANK
5.2 Die Modulation der Kollagensynthese von humanen
Fibroblasten durch zyklische Dehnung . . . . . . . . . . 189
U. BOSCH, J. ZEICHEN, M. SKUTEK, N. GXSSLER,
M. VAN GRIENSVEN
5.3 Hitzeschockprotein 72 (HSP 72) verstiirkt die Stress
toleranz humaner Fibroblasten nach zyklischer
mechanischer Dehnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
J. ZEICHEN, M. SKUTEK, M. BOSCH
6.1 Differenzierung embryonaler Stammzellen
- neue Perspektiven fur Zell- und Gewebeersatz 203
J. ROHWEDEL
6.2 Knorpelzelldifferenzierung in vitro
aus embryonalen Stammzellen der Maus ........ 217
C. HERGERT, J. KRAMER, C. OPPELT, P. K. MULLER,
J. ROHWEDEL
X !Ill Inhaltsverzeichnis
7.1 Die autologe Chondrozytentransplantation (ACT)
- Historie, Technik, Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . .. 229
B. M. KABELKA
7.2 Erfahrungen nach 150 Knorpel-Knochen-
Transplantationen (KKT) am Kniegelenk ........ 236
C. LIEBAU, J. ARNOLD, A. BALTZER, T. BARTMANN,
R. KRAUSPE, H. KOCH, H. MERK
Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 249
Autorenverzeichnis
Priv.-Doz. Dr. med. Dr. med. TOBIAS BARTMANN
PETER ADAMIETZ Orthopadische Universitatsklinik
Institut fUr Medizinische der Heinrich-Heine-Universitat
Biochemie und Molekularbiologie DUsseldorf
Universitatsklinikum Moorenstra6e 5
Hamburg -Eppendorf 40225 DUsseldorf
Martinistra6e 52
Priv.-Doz. Dr. med.
20246 Hamburg
PETER BEHRENS
Klinik fur Orthopadie
cando med. MELKI ADIYAMAN
Orthopadische Universitatsklinik Universitatsklinikum Schleswig
Holstein Campus LUbeck
Heidelberg
Schlierbacher Landstra6e 200 a Ratzeburger Allee 160
69118 Heidelberg 23538 Lubeck
Dr. med. JORG BORGES
STEFANIE ADOLF
Abt. Plastische und Handchirurgie
Orthopadische Universitatsklinik
Chirurgische Universitatsklinik
Heidelberg
Universitat Freiburg
Schlierbacher Landstra6e 200 a
Hugstetter Stra6e 55
69118 Heidelberg
79106 Freiburg
Dr. med. JURGEN ARNOLD Prof. Dr. med. ULRICH BOSCH
Orthopadische Universitatsklinik Zentrum
der Heinrich -Heine-Universitat fUr Orthopadische Chirurgie
Dusseldorf International Neuroscience
Moorenstra6e 5 Institute
40225 Dusseldorf Alexis-Carrell-Stra6e 4
30625 Hannover
Priv.-Doz. Dr. med. AXEL BALTZER
Orthopadische Universitatsklinik Prof. Dr. med. ROLF BRENNER
der Heinrich-Heine-Universitat Orthopadische Abteilung
Dusseldorf des Rehabilitationskrankenhauses
Moorenstra6e 5 Ulm (RKU)
40225 DUsseldorf Orthopadische Klinik
mit Quergelahmtenzentrum
der Universitat Ulm
Oberer Eselsberg 45
89081 Ulm