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49. Jahrestagung der Österreichischen Gesellschaft für Plastische, Ästhetische und Rekonstruktive Chirurgie (ÖGPÄRC), 42. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen e. V. (DGPRÄC), 16. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen e. V. (VDÄPC)

29.09. - 01.10.2011, Innsbruck

Axial vaskularisiertes Knochengewebe im Großtiermodell

Meeting Abstract

  • author Anja Miriam Boos - Plastisch und Handchirurgische Klinik, Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen
  • Justus P. Beier - Plastisch und Handchirurgische Klinik, Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen
  • Annika Weigand - Plastisch und Handchirurgische Klinik, Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen
  • Johanna S. Löw - Plastisch und Handchirurgische Klinik, Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen
  • Gloria Deschler - Plastisch und Handchirurgische Klinik, Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen
  • Ulrich Kneser - Plastisch und Handchirurgische Klinik, Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen
  • Raymund E. Horch - Plastisch und Handchirurgische Klinik, Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen

Österreichische Gesellschaft für Plastische, Ästhetische und Rekonstruktive Chirurgie. Deutsche Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen. Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen. 49. Jahrestagung der Österreichischen Gesellschaft für Plastische, Ästhetische und Rekonstruktive Chirurgie (ÖGPÄRC), 42. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen (DGPRÄC), 16. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen (VDÄPC). Innsbruck, 29.09.-01.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. Doc11dgpraecV48

DOI: 10.3205/11dgpraec049, URN: urn:nbn:de:0183-11dgpraec0496

Veröffentlicht: 27. September 2011

© 2011 Boos et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Die Therapie großer Knochendefekte stellt nach wie vor eine große Herausforderung im klinischen Alltag dar. Die Transplantation eines vaskularisierten Knochenersatzes von einer unverletzten Körperstelle ist häufig die einzige Therapieoption, kann aber mit einer erheblichen Hebemorbidität verbunden sein. Ziel des Knochen Tissue Engineerings ist die Überwindung der Limitationen autologer Transplantate durch das geschickte Zusammenführen von osteogenen Zellen, Knochenersatzstoffen und Wachstumsfakoren. Allerdings stößt diese Strategie an ihre Grenzen, wenn die Gefäßversorgung im Bereich des Knochendefektes insuffizient ist. Deshalb wurde in vorangegangenen Versuchen das AV-Loop Modell des Schafes entwickelt, in welchem zunächst eine intrinsische, axiale Vaskularisation verschiedener biologischer und bioartifizieller Knochenersatzstoffe gezeigt werden konnte. In dieser Studie soll nun der osteoinduktive Knochenersatzstoff ß-Trikalziumphosphat/Hydroxylapatit (β-TCP/HA) mit direkt re-transplantierten mesenchymalen Stammzellen (MSC) und humanem rekombinantem bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) zur Züchtung vaskularisierten Knochenersatzes im AV-Loop Modell des Schafes angewandt werden.

Material und Methoden: Autologe Schafs-MSC wurden zunächst mit dem fluoreszierendem Farbstoff DiI markiert und anschließend im AV-Loop Modell des Schafes mit einer β-TCP/HA Granulatmatrix ohne oder mit rhBMP-2 implantiert. Die Explantation und histologische Auswertung der Präparate erfolgte nach 12 Wochen durch standardhistologische und immunhistochemische Färbungen. Die neu gebildete Knochenfläche wurde semiautomatisch durch Histomorphometrie ausgewertet. Die axiale Vaskularisation wurde mithilfe von immunhistochemischen Färbungen sowie MRT und Mikro-CT quantitativ untersucht.

Ergebnisse: In beiden Versuchsgruppen (ohne und mit rhBMP-2) konnte eine Knochenneubildung erreicht werden. In immunhistochemischen Färbungen konnten die neu gebildeten Knochenflächen mit Collagen I und Alkalischer Phosphatase detektiert werden. Mit Hilfe einer tartrat-resistenten sauren Phosphatase (TRAP) Färbung konnten Osteoklasten identifiziert und somit ein aktiver Prozess des Knochenumbaus gezeigt werden. Nach semiautomatischer Auswertung konnte bei Verwendung der direkt re-transplantierten MSC in Kombination mit 60 μg/ml rhhBMP-2 mehr neu gebildete Knochenfläche erreicht werden als ohne rhBMP-2. Die DiI markierten MSC konnten im Bereich der neuen Knochenbildung detektiert werden. Durch die MRT-Perfusionsmessungen mit drei-dimensionaler Rekonstruktion konnte eine signifikant zunehmende axiale Vaskularisation der β-TCP/HA Matrix im zeitlichen Verlauf festgestellt werden. Die dreidimensionalen Rekonstruktionen der Mikro-CT Untersuchungen der Explantate bestätigten eine ausgeprägte Aussprossung des Gefäßbaums aus dem axialen Loop-Gefäß in die β-TCP/HA Matrix. Durch CD31 und vWF endothelzellspezifische Färbungen konnte das neugebildete Mikrogefäßsystem ausgehend vom AV-Loop dargestellt werden.

Schlussfolgerung: Das neu gezüchtete Knochengewebe könnte aufgrund seiner intrinsischen axialen Vaskularisation gefäßgestielt transplantiert werden. Möglicherweise könnten hierdurch in Zukunft Limitationen von nicht vaskularisierten Knochentransplantationen sowie von klassischen vaskularisierten Knochentransfers überwunden werden. Im Gegensatz zum Einsatz von "prefabricated” Lappenplastiken wird bei dieser Methode kein Muskel- und Knochengewebe verwendet, so dass nur eine geringe Hebemorbidität resultiert. In dieser Studie wurde erstmalig axial vaskularisiertes transplantierbares Knochengewebe in für den klinischen Einsatz ausreichender Größe ohne in vitro Expansion von autologen MSC gezüchtet. Der nächste Schritt für weitere Studien sollte nunmehr die Transplantation des neu gezüchteten Knochengewebes in einen Knochendefekt sein.