Laborstudie vergleicht Fettgewebspräparate für die Gesundheit des Knieknorpels
Lauren Kokai, Joseph Chen, Dong Wang, Sheri Wang, Francesco M. Egro, Benjamin Schilling, Hengyun Sun, Asim Ejaz, J. Peter Rubin, Jeffrey A. Gusenoff, Nam Vo, Kentaro Onishi, Gwendolyn Sowa · Stem Cells and Development · 2021
Forscher testen drei Methoden zur Aufbereitung von körpereigenem Fettgewebe
Wissenschaftler an der University of Pittsburgh wollten herausfinden, welche Fettgewebsaufbereitung bei Kniearthrose am besten wirkt. Sie testeten drei verschiedene Methoden unter Laborbedingungen. Jede Methode verarbeitet Fettgewebe unterschiedlich, bevor es potenziell in ein geschädigtes Gelenk injiziert werden könnte. Das Verständnis dieser Unterschiede hilft Ärzten, den wirksamsten Behandlungsansatz zu wählen.
Knorpelzellen reagieren unterschiedlich auf jede Aufbereitung
Das Forschungsteam verwendete Knorpelzellen von zwei Patienten, die sich einer Kniegelenkersatzoperation unterzogen hatten. Sie setzten diese Zellen drei verschiedenen aufbereiteten Fettgewebsarten aus:
SVF (Stromal-vaskuläre Fraktion): Fettgewebe, das mithilfe von Enzymen aufgespalten wird
Nanofat: Fettgewebe, das durch Spritzen gepresst wird, um winzige Partikel zu erzeugen
Lipogems®: Fettgewebe, das durch ein spezielles Kugelmühlenverfahren verarbeitet wird
Jede Aufbereitung enthält regenerative Zellen, aber die Verarbeitungsmethode beeinflusst, wie diese Zellen mit geschädigtem Knorpel interagieren.
Enzymatisch aufbereitetes Fett verstärkte die Entzündung im Knorpel
Die Studie ergab einen überraschenden Befund zu SVF, der enzymatisch verdauten Aufbereitung. Knorpelzellen, die SVF ausgesetzt waren, zeigten höhere Werte von Entzündungsmarkern. Diese Zellen produzierten auch mehr Enzyme, die Knorpelgewebe abbauen. Dies geschah sowohl bei den 36-Stunden- als auch bei den 72-Stunden-Messpunkten. Erhöhte Entzündung und Abbauaktivität könnten die Gelenkschädigung potenziell verschlimmern, anstatt die Heilung zu fördern.
Mechanisch aufbereitetes Fett förderte den Knorpelaufbau
Sowohl Nanofat als auch Lipogems® zeigten günstigere Ergebnisse. Knorpelzellen, die diesen Aufbereitungen ausgesetzt waren:
Zeigten eine minimale Entzündungsreaktion
Steigerten die Produktion gesunder Knorpelbausteine
Wiesen ein besseres Gleichgewicht zwischen Gewebeabbau und -reparatur auf
Dies deutet darauf hin, dass mechanische Verarbeitung – die Nutzung physikalischer Kraft anstelle von Enzymen – vorteilhafte Eigenschaften im Fettgewebe bewahrt.
Lipogems® zeigte die konstantesten regenerativen Effekte
Während beide mechanisch aufbereiteten Präparate gute Ergebnisse erzielten, stach Lipogems® durch seine Konstanz hervor. Nanofat bewirkte vorübergehende Verbesserungen der knorpelaufbauenden Aktivität. Lipogems® hingegen hielt die gesteigerte Matrixsynthese zu beiden Studienzeitpunkten aufrecht. Matrixsynthese bedeutet, dass die Knorpelzellen aktiv jene Strukturproteine produzierten, die gesunden Knorpel stark und elastisch machen. Diese anhaltende Reaktion deutet auf ein zuverlässigeres regeneratives Potenzial hin.
Was diese Laborforschung für Patienten bedeutet
Diese Studie wurde vollständig im Labor durchgeführt, nicht an echten Patienten. Wissenschaftler züchteten Knorpelzellen in speziellen Gel-Kügelchen, um natürliche Bedingungen nachzuahmen. Anschließend beobachteten sie, wie verschiedene Fettaufbereitungen diese Zellen über 36 bis 72 Stunden beeinflussten. Obwohl Laborstudien nicht genau vorhersagen können, was in Ihrem Körper passiert, helfen sie Forschern, grundlegende biologische Reaktionen zu verstehen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Art der Fettgewebsaufbereitung eine erhebliche Rolle spielt. Mechanische Verarbeitungsmethoden wie Lipogems® könnten Vorteile gegenüber enzymbasierten Methoden bieten. Die Forscher stellten fest, dass die Lipogems®-Technologie Fettgewebe zerkleinert und dabei seine natürliche Struktur bewahrt. Dadurch bleiben hilfreiche Zellen wie Perizyten (Zellen, die die Blutgefäßheilung unterstützen) und Stammzellen in ihrer natürlichen Umgebung erhalten.
Für Patienten, die regenerative Behandlungen bei Kniearthrose in Betracht ziehen, liefert diese Forschung ermutigende Laborergebnisse. Sie unterstützt den Einsatz von mechanisch aufbereitetem Fettgewebe. Laborergebnisse müssen jedoch durch klinische Studien an echten Patienten bestätigt werden. Sprechen Sie mit Ihrem Arzt darüber, ob eine Lipogems®-Behandlung für Ihre spezifische Situation geeignet sein könnte.
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Quelle: Kokai et al., Stem Cells and Development, 2021.
Originalpublikation
Comparison of Clinically Relevant Adipose Preparations on Articular Chondrocyte Phenotype in a Novel In Vitro Co-Culture Model
Lauren Kokai, Joseph Chen, Dong Wang, Sheri Wang, Francesco M. Egro, Benjamin Schilling, Hengyun Sun, Asim Ejaz, J. Peter Rubin, Jeffrey A. Gusenoff, Nam Vo, Kentaro Onishi, Gwendolyn Sowa · Stem Cells and Development · 2021
Adipose therapeutics, including isolated cell fractions and tissue emulsifications, have been explored for osteoarthritis (OA) treatment; however, the optimal preparation method and bioactive tissue component for healing has yet to be determined. This in vitro study compared the effects of adipose preparations on cultured knee chondrocytes. De-identified human articular chondrocytes were co-cultured with adipose preparations for 36 or 72 h. Human adipose tissues were obtained from abdominal panniculectomy procedures and processed using three different techniques: enzymatic digestion to release stromal vascular fraction (SVF), emulsification with luer-to-luer transfer (nanofat), and processing in a bead-mill (Lipogems, Lipogems International SpA, Milan, Italy). Gene expression in both chondrocytes and adipose preparations was measured to assess cellular inflammation, catabolism, and anabolism. Results demonstrated that chondrocytes cultured with SVF consistently showed increased inflammatory and catabolic gene expression compared with control chondrocytes at both 36- and 72-h timepoints. Alternatively, chondrocytes co-cultured with either nanofat or bead-mill processed adipose derivatives yielded minimal pro-inflammatory effects and instead increased anabolism and regeneration of cartilage extracellular matrix. Interestingly, nanofat preparations induced transient matrix anabolism while Lipogems adipose consistently demonstrated increased matrix synthesis at both study timepoints after co-culture. This evaluation of the regenerative potential of adipose-derived preparations as a clinical tool for knee OA treatment suggests that mechanically processed preparations may be more efficacious than an isolated SVF cell preparation.