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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

24. - 27.10.2007, Berlin

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In vivo Nukleotomiemodell am Göttinger Minipig zur Erforschung zellbasierter Therapieansätze bei Bandscheibendegeneration

Meeting Abstract

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  • G. Omlor - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Orthopädie I, Heidelberg, Germany
  • W. Richter - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • H.-J. Wilke - Universitätsklinikum Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • M. Pfeiffer - HELIOS Rosmann Klinik, Orthopädie, Breisach am Rhein, Germany
  • A. Nerlich - Städtisches Krankenhaus München-Bogenhausen, Pathologie, München, Germany
  • T. Guehring - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Orthopädie I, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 24.-27.10.2007. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2007. DocP17-1018

The electronic version of this article is the complete one and can be found online at: http://www.egms.de/en/meetings/dkou2007/07dkou291.shtml

Published: October 9, 2007

© 2007 Omlor et al.
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Der Ansatz einer biologischen Revitalisierung des Nukleus pulposus mittels zelltherapeutischer Verfahren ist vielversprechend. Zur Erforschung stehen jedoch keine optimalen Tiermodelle mit ausreichenden Größenverhältnissen und adäquater Anwendbarkeit zur Verfügung. Ziel der Studie war deshalb, ein geeignetes Nukleotomiemodell zur Erzeugung experimenteller Bandscheibendegeneration zu entwickeln.

Am Göttinger Minipig wurde in jeweils 2 Lendenwirbelsegmenten eine partielle Nukleotomie der Bandscheibe durchgeführt. Es wurde hierfür eine 16G-Schneidebiopsiekanüle verwendet und ein kleinst möglicher retroperitonealer Zugang gewählt. Die Eintrittsstelle am Anulus fibrosus wurde anschließend mit Fibrinkleber verschlossen. An 24 Tieren wurden partiell nukleotomierte Segmente und benachbarte Kontrollsegmente histologisch, radiologisch, molekularbiologisch und biomechanisch untersucht. Endpunkte waren 3 Wochen und 24 Wochen nach partieller Nukleotomie. Es erfolgten:

1.
Röntgendiagnostik und MRT-Bildgebung,
2.
Histologische Auswertung mittels modifiziertem Histo-Degenerations-Score (Parameter: Zellzahl, Spaltbildung, granuläre Matrix, mukoide Matrix, Nekrosen).
3.
realtime RT-PCR Analyse getrennt für Anulus fibrosus und Nukleus pulposus
3.1.
der Matrixmoleküle Col 1A2, Col 2A1, Aggrecan, Decorin und
3.2.
der Faktoren MT1, MMP3, MMP13, BMP2, TIMP1, TIMP2, TIMP3.
4.
Biomechanische Testung mittels Flexibilitätstests am Wirbelsäulenbelastungssimulator.
5.
Knochendichtemessung im Bereich der Endplatten mittels pqCT-Untersuchung. Für die statistische Auswertung wurden parametrische und nicht-parametrische Testverfahren verwendet (ungepaarter und gepaarter T-Test, Kruskal-Wallis-Globaltest, Mann-Whitney-U post-hoc Analyse).

3 Wochen nach partieller Nukleotomie zeigte sich eine Höhenminderung der Bandscheiben um 26% (P<0,0001), nach 24 Wochen um 32% (P<0,0001). Knöcherne Fusionen wurden nicht beobachtet. MR-tomografisch reduzierte sich die Signalintensität des Nukleus nach 3 Wochen um 40% (P<0,0001) und verblieb nach 24 Wochen auf diesem Niveau. Im Histo-Degenerations-Score zeigte sich eine signifikante Zunahme degenerativer Veränderungen nach 3 und 24 Wochen Standzeit. Anulus und Nukleus zeigten molekularbiologisch ein differenziertes Genexpressionsprofil. Unter anderem zeigte sich im Nukleus nach 3 Wochen ein Abfall von Aggrecan auf 35,4% (P=0,002) und nach 24 Wochen ein Anstieg von MMP13 auf 160,9% (P=0,007) und MMP3 auf 200,4% (P=0,001). Biomechanisch zeigte sich in den Gruppen keine Änderung der Flexibilität des Zwischenwirbelsegmentes. Unterschiede der Knochendichte im Bereich der Endplatten konnten nicht festgestellt werden.

Es gelang die Etablierung eines nukleotomiebasierten in vivo Bandscheibendegenerationsmodells am Göttinger Minipig. Die gewonnenen Parameter geben Aufschluss über Remodellingvorgänge der Bandscheibe. Auf Grund von Größenverhältnissen und technischer Durchführung ist das Modell für zelltherapeutische Verfahren besonders geeignet.