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Mesenchymal stem cell therapy regenerates the native bone-tendon junction after surgical repair in a degenerative rat model.

Published date 2010 Aug 18

Mesenchymal stem cell therapy regenerates the native bone-tendon junction after surgical repair in a degenerative rat model.

間充織基部細胞療法は、変形性ラット・モデルで修復術の後生来の骨-腱接合部を再生する。

Published date

2010-08-18

Author

Geoffroy Nourissat, Amadou Diop, Nathalie Maurel, Colette Salvat, Sylvie Dumont, Audrey Pigenet, Marjolaine Gosset, Xavier Houard, Francis Berenbaum

Affiliation

UR 4, Pierre & Marie Curie University, Paris, France.

Abstract

BACKGROUND: The enthesis, which attaches the tendon to the bone, naturally disappears with aging, thus limiting joint mobility. Surgery is frequently needed but the clinical outcome is often poor due to the decreased natural healing capacity of the elderly. This study explored the benefits of a treatment based on injecting chondrocyte and mesenchymal stem cells (MSC) in a new rat model of degenerative enthesis repair.

 

METHODOLOGY: The Achilles' tendon was cut and the enthesis destroyed. The damage was repaired by classical surgery without cell injection (group G1, n = 52) and with chondrocyte (group G2, n = 51) or MSC injection (group G3, n = 39). The healing rate was determined macroscopically 15, 30 and 45 days later. The production and organization of a new enthesis was assessed by histological scoring of collagen II immunostaining, glycoaminoglycan production and the presence of columnar chondrocytes. The biomechanical load required to rupture the bone-tendon junction was determined.

 

PRINCIPAL FINDINGS: The spontaneous healing rate in the G1 control group was 40%, close to those observed in humans. Cell injection significantly improved healing (69%, p = 0.0028 for G2 and p = 0.006 for G3) and the load-to-failure after 45 days (p<0.05) over controls. A new enthesis was clearly produced in cell-injected G2 and G3 rats, but not in the controls. Only the MSC-injected G3 rats had an organized enthesis with columnar chondrocytes as in a native enthesis 45 days after surgery.

 

CONCLUSIONS: Cell therapy is an efficient procedure for reconstructing degenerative entheses. MSC treatment produced better organ regeneration than chondrocyte treatment. The morphological and biomechanical properties were similar to those of a native enthesis.

 

背景腱付着部(それは骨まで腱を取り付ける)は老化で自然に消える。
このように、関節可動性を制限する。
手術がしばしば必要である、しかし、臨床転帰は高齢者としての減少した自然治癒立場のためしばしば劣っている。
本研究は、変形性腱付着部修復の新しいラット・モデルで軟骨細胞と間葉系幹細胞(MSC)に注射することに基づく治療の有益性を調査した。


方法:アキレス腱は、破壊される切傷と腱付着部であった。
損傷は、細胞注射(群G1、n = 52)のない古典的手術によって、そして、軟骨細胞(群G2、n = 51)またはMSC注射(群G3、n = 39)で治療された。
治癒率は、15、30と45日後に、肉眼的に測定された。
新しい腱付着部の産生と組織は、コラーゲンII免疫染色、グリコアミノグリカン産生と円柱の軟骨細胞の存在を組織学的に記録することによって評価された。
骨-腱接合部を断裂するために必要な生体機械的な負荷は、測定された。


主要な所見:ヒトで観察されるそれらの近くに、G1対照群の自然発生的な治癒率は、40%であった。
細胞注射は、対照の上に45日(p < 0.05)後に、治癒(69%、G2のためのp = 0.0028とG3のためのp = 0.006)と失敗に対する負荷を有意に改善した。
新しい腱付着部は、対照でなく、細胞に注射されたG2とG3ラットで明らかに形成された。
MSCを射出されたG3ラットだけには、手術後に45日の生来の腱付着部の場合のように、円柱の軟骨細胞で組織化された腱付着部が認められた。


結論:細胞療法は、退行性enthesesを再建するための効率的な手法である。
MSC治療は、軟骨細胞治療より良好な器官再生をもたらした。
形態学的および生体機械的な特性は、生来の腱付着部のそれと類似していた。


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