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67. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
89. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
44. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie

11. bis 16.11.2003, Messe/ICC Berlin

Einfluss von niederenergetischem, gepulstem Ultraschall auf osteoblastäre Zelllinien in vitro

Meeting Abstract (DGU 2003)

  • corresponding author Stefan A. Esenwein - Chirurgische Klinik mit Poliklinik der Berufsgenossenschaftlichen Kliniken Bergmannsheil - Universit, Bürkle-de-la-Camp-Platz 1, 44789, Bochum, Phone: (0234) 302-0, Fax: (0234) 330734
  • M. Köller - Sektion Chirurgische Forschung der BG Kliniken Bergmannsheil - Universitätsklinik
  • S. Hering - Medizinische Klinik der BG Kliniken Bergmannsheil - Universitätsklinik, Bochum
  • F. Hopf - Chirurgische Klinik mit Poliklinik der BG Kliniken Bergmannsheil - Universitätsklinik
  • F. Kutscha-Lissberg - Chirurgische Klinik mit Poliklinik der BG Kliniken Bergmannsheil - Universitätsklinik
  • G. Muhr - Chirurgische Klinik mit Poliklinik der BG Kliniken Bergmannsheil - Universitätsklinik

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 67. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 89. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 44. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 11.-16.11.2003. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2003. Doc03dguD1-7

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2003/03dgu0221.shtml

Veröffentlicht: 11. November 2003

© 2003 Esenwein et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

Niederenergetischer, gepulster Ultraschall wird seit 1983 zur Beschleunigung der Frakturheilung eingesetzt, nachdem vorausgegangene tierexperimentelle Studien eine beschleunigte knöcherne Heilung und vermehrte Kallusbildung nach Anwendung des Verfahrens aufzeigen konnten. Obwohl die bisherigen klinischen Ergebnisse vielversprechend sind, ist der molekulare Wirkmechanismus einer derartigen Behandlung weitgehend unbekannt. Zur Aufklärung der zellulären Wirkmechanismen und biochemischen Reaktionen wurden humane osteoblastäre Zelllinien (MG-63 und SAOS-2) hinsichtlich der Synthese osteotropher Cytokine (IL-6, IL-11) unter dem Einfluss von niederenergetischem, gepulstem Ultraschall untersucht.

Methoden

Das in dieser Studie verwendete Gerät mit insgesamt 6 Schallköpfen (Fa. Exogen Inc., Piscataway, NJ 08855, USA) zur Generierung des niederenergetischen, gepulsten Ultraschalls (Frequenz 1,5MHz, gepulst mit 1kHz, Signallänge 200µs, Leistung 117mW; Intensität von 30mW / cm2) entspricht hinsichtlich der genannten Parameter dem klinisch eingesetzten Gerätetyp. Die Applikation des Signals erfolgte nach Gel-Ankoppelung des Schallkopfs an der bodenwärts gerichteten Seite der verwendeten 6-Well-Zellkulturplatten. SAOS-2 und MG-63 wurden mit einer Dichte von 4000 Zellen / cm2 ausgesät und nach weiterer Kultivierung als subkonfluente Zellen unterschiedlich beschallt (1mal täglich für 5 - 60 Minuten während 1 - 5 Tagen). Die Freisetzung von IL-6 oder IL-11 aus SAOS-2 und MG-63 (spontan und induziert durch 5 - 10 pg / ml bFGF; 10 pg / ml VEGF; 100 pg / ml IL-1β; oder 2,5 ng / ml TNF-α) wurde mittels ELISA quantifiziert.

Ergebnisse

Die Freisetzung (spontan und induziert durch bFGF, VEGF, IL-1β, TNF-α) von IL-6 oder IL-11 wurde in den SAOS-2- und MG-63-Kulturen unterschiedlich stark durch die Behandlung mit niederenergetischem, gepulstem Ultraschall moduliert. Während die Synthese von IL-6 aus MG-63 bei Zugabe von FGF durch niederenergetischen, gepulsten Ultraschall positiv beeinflusst wurde, war die IL-11-Synthese aus SAOS-2 unter Zugabe von VEGF und IL-1β erhöht.

Schlussfolgerungen

Die ultraschallvermittelte Zellaktivierung konnte anhand einer distinkten Cytokinsynthese in vitro nachgewiesen werden, und die präsentierten Ergebnisse weisen auf den stimulierenden Effekt von niederenergetischem, gepulstem Ultraschall auf humane osteoblastäre Zelllinien in vitro hin. Ob dies als molekularer Wirkmechanismus der klinischen Behandlung mit niederenergetischem, gepulstem Ultraschall eine Rolle spielt, muss weiter untersucht werden.