Die Entwicklung des Gelenkknorpels: Hinweise auf einen appositionellen Wachstumsmechanismus
Es ist bekannt, dass Knorpel durch eine Kombination aus Matrixsekretion, Zellhypertrophie und Zellproliferation wächst. Das Ausmaß, in dem dieses Wachstum durch appositionelle und nicht durch interstitielle Mechanismen erfolgt, bleibt jedoch unklar. Anhand der Kniegelenke des Beuteltiers Monodelphis domestica haben wir eine immunhistochemische Untersuchung der TGF-beta-Familie von Knorpelwachstums- und -differenzierungsfaktoren zwischen 30 Tagen postpartum und 8 Monaten mit einer stereologischen Analyse der Knorpelmorphologie während des Wachstums kombiniert. Um einen Einblick in die Entstehung der charakteristischen Zonen im Knorpel zu erhalten, haben wir außerdem die Auswirkungen der intraartikulären Verabreichung von Bromdesoxyuridin untersucht, einem Wirkstoff, der während der Zellteilung in die DNA eingebaut wird und den weiteren Zellzyklus blockiert. Während des frühen Wachstums waren TGF-beta2 und -beta3 stark ausgeprägt, TGF-beta1 dagegen weniger. Nach der Bildung des sekundären Verknöcherungszentrums beschränkten sich alle Isoformen stärker auf die obere Hälfte der Gewebetiefe, und ihre Verteilung war ähnlich wie die zuvor für IGF und PCNA-positive Zellen beschriebene. Die stereologische Analyse von Gewebeschnitten des femoralen Kondylarknorpels nach 3 und 6 Monaten zeigte, dass das Gesamtvolumen des Knorpels um 17 % zunahm, die Zelldichte pro Volumeneinheit jedoch um 31 % abnahm. Schließlich zeigte die Zellzyklus-Störung mit BrDU, das in die Kniegelenke von 3 Monate alten Tieren injiziert und 1 und 4 Monate nach der Injektion analysiert wurde, dass die Chondrozyten, die die Übergangszone besetzen, 1 Monat nach der Injektion dezimiert waren, was zu einer Ausdünnung des Gelenkknorpels führte. Dieser Effekt wurde 4 Monate nach der Injektion wieder rückgängig gemacht. Die immunhistochemische Analyse ergab, dass die BrDU-Behandlung die Expressionsmuster aller TGF-beta-Isoformen veränderte, wobei die Markierung der TGF-beta1- und -beta3-Isoformen in der oberen Hälfte der Knorpeltiefe deutlich reduziert war. Insgesamt stützen die Daten die Vorstellung, dass der Gelenkknorpel durch Anlagerung an der Gelenkoberfläche und nicht durch interstitielle Mechanismen wächst.