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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

Einfluss von Abriebpartikeln aus der Grenzfläche Hüftstiel-Knochenzement auf die Zytokinexpression primärer humaner Osteoblasten

Meeting Abstract

  • R. Lenz - Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universität Rostock, Rostock, Germany
  • D. Hansmann - Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universität Rostock, Rostock, Germany
  • B. Nebe - Klinik für Innere Medizin, Universität Rostock, Arbeitsbereich Klinische Forschung, Rostock, Germany
  • W. Mittelmeier - Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universität Rostock, Rostock, Germany
  • R. Bader - Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universität Rostock, Rostock, 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. DocE22-410

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2007/07dkou096.shtml

Veröffentlicht: 9. Oktober 2007

© 2007 Lenz et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die aseptische Lockerung von Hüftendoprothesen wird u.a. durch eine inflammatorische Reaktion gegenüber Abriebpartikeln verursacht, die durch Reibvorgänge in der Grenzfläche Hüftstiel und Knochenzement entstehen können. Die Freisetzung zellulärer Mediatoren (z.B. Zytokine) als Resultat komplexer Zellinteraktionen induziert osteolytische Prozesse im periprothetischen Gewebe mit konsekutivem Verlust des Implantats. Ziel ist die Quantifizierung der Zytokinexpression humaner Osteoblasten nach Exposition gegenüber Abriebpartikeln aus der Grenzfläche Hüftstiel-Zement, um deren Beteiligung an der aseptischen Lockerung zu charakterisieren.

Methodik: Primäre humane Osteoblasten wurden aus Knochenmarkspongiosa kultiviert und gegenüber Abriebpartikeln in Konzentrationen von 0,01, 0,1 and 1,0 mg/ml exponiert. Die Generierung von Abriebpartikeln erfolgte mittels oszillierender Relativbewegungen zwischen rauen Hüftendoprothesenstielen aus Ti-6Al-7Nb und zirkonoxidhaltigem Knochenzement. Für vergleichende Untersuchungen wurden zusätzlich Partikel aus Polymethylmethacrylat (PMMA), partikuläres Zirkonoxid (ZrO2; 3 µm), kommerzielles Reintitan (cp-Ti; 3 µm) und Titandioxid (TiO2; 1,8 µm) eingesetzt. Die inflammatorische Aktivität wurde über die Freisetzung verschiedener Zytokine wie Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-8 (IL-8), Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP-1) und Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) mittels eines Multiplex Cytokine Assay Readers mit einer Nachweisgrenze von je 5 ng/ml bestimmt.

Ergebnisse: Die Untersuchungen zeigten teilweise deutliche konzentrationsabhängige Effekte auf die Freisetzung von Zytokinen humaner Osteoblasten. Bei einer Konzentration von 1,0 mg/ml kam es bei nahezu jeder Partikelentität zu einer deutlichen Hemmung der Expression, verglichen mit partikelfreien Kontrollen. Im Fall von IL-6 zeigten insbesondere TiO2 und cp-Ti bereits bei Konzentrationen von 0,01 mg/ml signifikante (p<0,05) Verringerungen der Expression. Im Gegensatz dazu stimulierten PMMA-Partikel die IL-6-Freisetzung eher bei geringen Konzentrationen. Die Inkubation mit cp-Ti und generierten Partikeln in einer Partikelkonzentration von 0,01 mg/ml induzierte einen Anstieg von IL-8, wohingegen TiO2 eine Reduktion der IL-8-Freisetzung über alle Konzentrationsstufen bewirkte. Die Expression von VEGF wurde durch alle Partikeltypen in niedrigen Konzentrationen induziert. Bei ansteigender Konzentration zeigte sich jedoch ein hemmender Effekt. Ein deutlicher Einfluss von cp-Ti, TiO2 und generierten Partikeln zeigte sich auch bei MCP 1, wobei PMMA und ZrO2 keine signifikanten Reaktionen verursachten.

Schlussfolgerung: Zusammenfassend ist die inflammatorische Reaktion humaner Osteoblasten sowohl von der Art als auch der Konzentration der Partikel abhängig. Daher ist anzunehmen, dass Osteoblasten selbst über die Freisetzung von Zytokinen osteolytische Effekte induzieren können und damit das Fortschreiten der aseptischen Lockerung begünstigen.