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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Untersuchung des angiogenen Potentials des humanen Frakturhämatoms

Meeting Abstract

  • A. Groothuis - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • G. Kasper - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • U. Lehnigk - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • H.J. Bail - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • G.N. Duda - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • K.M. van Scherpenzeel - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocEF17-1683

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou063.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Groothuis et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Neben der Angiogenese sind die mechanische Umgebung und biologische Einflussfaktoren von großer Bedeutung für die Knochenheilung. So konnte nachgewiesen werden, dass die mechanische Belastung mesenchymaler Stammzellen aus dem Knochenmark zu einer erhöhten Matrixmetalloprotease (MMP) Sekretion und in vitro parakrinen Stimulation der Angiogenese führt. Ziel dieser Arbeit ist es daher, das angiogene Potential des humanen Frakturhämatoms zu ermitteln und darüber hinaus zu untersuchen, welchen Einfluss die mechanische Belastung auf die proangiogenen Eigenschaften besitzt.

Methodik: Humane Frakturhämatome (max. 24 Stunden alt) wurden während der operativen Versorgung von Patienten isoliert und in Matrices aus Fibrin (Tissucol-Kit, Baxter) eingebettet. Das Fibrinkonstrukt wurde in einem Bioreaktor platziert, der die in vivo-Situation im Frakturspalt während der initialen Heilungsphase simuliert. Die zyklisch-kompressive Belastung wurde über 72h, bei einer Frequenz von 1Hz und einer Belastungsstärke von 10kPa durchgeführt. Der Gesamtproteingehalt des Hämatoms wurde im Bradford-Assay nachgewiesen. 100µg und 5µg Gesamtprotein wurden zur Bestimmung von MMP-2 und MMP-9 in der Gelatine-Zymographie (Invitrogen) eingesetzt. Die identifizierten MMPs wurden mittels ELISA quantifiziert (R&D Systems). In vitro Angiogeneseassays wurden auf Matrigel-beschichteten (BD Bioscience) 24-well Platten durchgeführt. 55 x 10³ Endothelzellen (HMEC-1 Zelllinie) wurden ausgesät und entweder mit 500 µl des Hämatoms oder konditioniertem Medium stimuliert. Nach 17h wurde die Länge der ausgebildeten kapillarähnlichen Strukturen lichtmikroskopisch ausgewertet. Zusätzlich wurde die Proliferation der Endothelzellen mittels Alamar Blue (Serotec) bestimmt.

Ergebnisse: Im humanen Frakturhämatom konnten sowohl die pro- als auch aktive Form von MMP-2 als auch das Proenzym MMP-9 mittels Zymogramm nachgewiesen werden. Die in vitro Angiogeneseassays, die mit konditioniertem Medium durchgeführt wurden, zeigten unter dem Einfluss der Belastung eine erhöhte Kapillarbildung. Es konnte demnach gezeigt werden, dass im humanen Frakturhämatom extrazelluläre MMPs vorhanden sind, die für ihre in vitro proangiogene Eigenschaften sowie ihre Mechanosensitivität bekannt sind. Außerdem erhöht eine mechanische Belastung, die den klinischen Parametern entspricht, in vitro das pro-angiogene Potential des Hämatoms.

Schlussfolgerungen: Die Identifikation von den mechanisch regulierten MMPs und deren Relevanz für die Angiogenese könnte eine Verbindung zwischen mechanischen Rahmenbedingungen und Angiogenese im Regenerationsprozess aufdecken, die therapeutisch durch eine gezielte lokale Stimulation der Gefäßbildung genutzt werden könnte.