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121. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie

27. bis 30.04.2004, Berlin

Die Knochenheilung im osteoporotischen Rattenmodell und deren gentherapeutische Behandlungsmöglichkeit mittels retro-BMP4 (Bone morphogenic Protein 4) transduzierter Zellen

Vortrag

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  • presenting/speaker Tim Rose - Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Universität Leipzig
  • H. Peng - Growth and Development Laboratory, Department of Orthopaedic Surgery, Children's Hospital of Pittsburgh and University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA, USA
  • R. Kuroda - Growth and Development Laboratory, Department of Orthopaedic Surgery, Children's Hospital of Pittsburgh and University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA, USA
  • F. Fu - Department of Orthopedic Surgery, University of Pittsburgh, PA, USA
  • J. Huard - Growth and Development Laboratory, Department of Orthopaedic Surgery, Children's Hospital of Pittsburgh and University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA, USA

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 121. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. Berlin, 27.-30.04.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dgch1323

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgch2004/04dgch118.shtml

Veröffentlicht: 7. Oktober 2004

© 2004 Rose et al.
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Gliederung

Text

Einleitung

Die Frakturheilung in osteoporotischen Knochen ist verzögert und resultiert in einer verminderten biomechanischen Eigenschaft. Die Hypothese der Studie war, dass die Kallusformation in der frühen Frakturheilung im osteoporotischen Knochen vermindert ist, und diese durch die Applikation von Bone morphogenic Protein 4 unter Verwendung der ex-vivo Gentherapie verbessert werden kann.

Material und Methoden

Es wurden 26 weibliche Fischer 344 Ratten (Alter: 10 Wochen) für die Studie verwandt, wobei davon 17 bilateral ovariektomiert wurden (OVX). Die verbleibenden 9 Ratten fungierten als normale Kontrollgruppe (NKG). Im Alter von 5 Monaten erfolgte bei allen Ratten eine diaphysäre Osteotomie des rechten Femurs mit folgender Stabilisierung. Im Vorfeld erfolgte die Isolation und Kultivierung von Zellen aus dem Muskel (MZ), die mittels Retrovirus gentechnisch so verändert wurden, dass diese BMP4 bzw. LacZ (Markergen) produzieren. Die OVX-Ratten wurden in zwei Gruppen eingeteilt: (1) osteoporotische Kontrollgruppe (OKG), therapiert mit LacZ exprimierenden Zellen und (2) osteoporotische Therapiegruppe (OTG), therapiert mit BMP4 exprimierenden Zellen. Keine Therapie erfolgte in der NKG. Das Follow-up war 1, 2 und 4 Wochen. Zur Evaluation wurde die Histologie und das micro-CT (nach 4 Wochen) verwandt, wobei das gemessene Knochenvolumen (KV) den neu gebildeten Knochen repräsentiert. Der ANOVA-Test und der post-hoc Test wurden zur Analyse der Werte des neu gebildeten Knochens in der Osteotomiezone zwischen den drei Gruppen verwendet. Es wurde ein Signifikanzniveau von 5% verwendet.

Ergebnisse

Der neu geformte Knochen in der NK-Gruppe war 2,7 mm3 (sd=1,3), in der OK-Gruppe 1,1 mm3 (sd=0,5) und in der OT-Gruppe 3,0 mm3 (sd=1,0). Es ergab sich ein signifikanter Unterschied zwischen der NK- und OK-Gruppe (p=0,038) und zwischen der OT- und OK-Gruppe (p=0,012). Damit zeigte sich 4 Wochen postoperativ eine verminderte Bildung von harten Kallus bei Osteoporose, wobei die ex-vivo Gentherapie im osteoporotischen Knochen eine vergleichbare Kallusbildung wie im normalen Knochen erreichen konnte (p=0,95). Die hiostologische Untersuchung ergab eine verzögerte osteochondrale Ossifikation im osteoporotischen Knochen, wobei auch hier eine Verbesserung durch die ex-vivo Gentherapie erzielt wurde.

Schlussfolgerung

Die Studie konnte zeigen, dass die endochondrale Ossifikation in der Osteoporose gestört ist, und somit in einer verminderten Kallusbildung in der frühen Knochenheilung resultiert. Die ex-vivo Gentherapie war in der Lage, die Knochenneubildung nach Osteotomie im osteoporotischen Knochen sowohl qualitativ als auch quantitativ so zu verbessern, dass die Resultate mit denen im normalen Knochen vergleichbar sind. Somit stellt die ex-vvio Gentherapie ein interessante Methode bei der Therapie osteoporotisch assoziierter Frakturen dar. Die Verringerung der Komplikationsraten, eine verkürzte Hospitalisationszeit und eine Verbesserung der Kallusstabilität sind dabei wichtige Aspekte für die klinische Anwendung.