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Fragestellung: Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Expression verschiedener, für die Knochenheilung relevanter Faktoren (CYR61, VEGF, MMP13) im initialen ovinen Frakturhämatom unter Berücksichtigung unterschiedlicher mechanischer Rahmenbedingungen.

Methodik: An vier Gruppen von Merinomix-Schafen (n=6) wurde eine diaphysäre Tibiaosteotomie durchgeführt und mit einem rigiden (Gruppe I) oder mechanisch kritischen Fixateur externe (Gruppe II) stabilisiert. 4 bzw. 7 Tage post-OP erfolgte die Entfernung der Hämatome. Als Kontrolle wurde peripheres Blut zu unterschiedlichen Zeitpunkten entnommen (prä-OP, post-OP, 4, 7 Tage post-OP). Anschließend wurde die RNA aus den Proben isoliert und mittels einer Real time PCR quantitativ analysiert.

Ergebnisse: In beiden Gruppen stieg die CYR61 mRNA Expression zwischen 4 und 7 Tagen post-OP signifikant an (p≤0.015). Jedoch war der CYR61 Expressionslevel in Gruppe II deutlich höher als in Gruppe I (p=0.065). Die VEGF Expression stieg in Gruppe I zwischen Tag 4 und 7 post-OP an (p=0.004), stagnierte jedoch während des Untersuchungszeitraumes in Gruppe II. Gruppe I zeigte, im Vergleich zu Gruppe II, 7 Tage post-OP eine signifikant höhere Expression von VEGF (p=0.002). Die MMP13 Expression stieg in beiden Gruppen signifikant zwischen 4 und 7 Tagen post-OP an (Gruppe I p=0.041; Gruppe II p=0.002). Die MMP13 Expression war jedoch 7 Tage post-OP in Gruppe I signifikant gegenüber Gruppe II erhöht (p=0.002).

Schlussfolgerung: Untersucht wurde die temporale Expression von CYR61, VEGF und MMP13 im initialen ovinen Frakturhämatom unter Berücksichtigung der mechanischen Fixationsstabilität. Alle untersuchten Faktoren, mit Ausnahme von VEGF, zeigten in beiden Fixateurgruppen einen Anstieg in ihrer Expression über die Zeit, welches auf die zunehmende Organisation und Differenzierung des Hämatoms hinweist. Zum 7-Tageszeitpunkt fanden sich jedoch deutliche Unterschiede zwischen beiden Fixateurgruppen. In der Gruppe des kritischen Fixateurs zeigten sich im Vergleich zur rigiden Fixateurgruppe deutlich geringere Expressionen von VEGF und MMP13, welche eine Rolle im Rahmen der angiogenen Kaskade spielen. CYR61 hingegen, ein extrazelluläres matrix-assoziiertes angiogenes Protein, das in hohem Maße von mesenchymalen Stammzellen exprimiert wird (Schütze et al., Cell Commun Signal 2005), wies eine deutlich höhere Expression in der kritischen im Vergleich zur rigiden Fixateurgruppe auf. Dies indiziert die Aufrechterhaltung eines Stammzellpools, wohingegen die geringere CYR61 Expression in der rigiden Fixateurgruppe auf eine vorangeschrittene Differenzierung der Stammzellen zurückzuführen ist. Diese Studie zeigt, dass die mechanischen Rahmenbedingungen bereits während der initialen Phase der Frakturheilung einen großen Einfluss auf die Differenzierung von Vorläuferzellen und somit auf die Organisation des Hämatoms haben.