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Einleitung: Es erscheint attraktiv, körpereigene Zellen zur Produktion bestimmter Wachstumsfaktoren zu stimulieren - sowohl aus ökonomischen Überlegungen als auch um eine konstante Proteinkonzentration zu erreichen. Wir untersuchten den Effekt von lokal appliziertem BMP-2 spezifischem Plasmid auf die Einheilung eines Titanimplantats mit einem nicht-viralen Vektor.

Material und Methoden: 48 New Zealand White Rabbits wurden in drei Untergruppen und zwei Entnahmezeitpunkte á 8 Tiere eingeteilt. Beide Tibiae wurden anterograd mit 2,8 mm aufgebohrt und der Markraum blieb 1. ungefüllt, 2. wurde mit Fibrinkleber oder 3. mit Fibrinkleber plus non-viralem Vektor (COPROG, Scherer et al. 2002) und BMP-2 kodierendem Plasmid aufgefüllt. Anschließend wurde ein 2,5 mm Titannagel eingebracht. Nach der Tötung nach 28 bzw. 56 Tagen wurde eine Tibia histologisch untersucht, die andere in einer etablierten Vorrichtung (Schmidmaier et al. 2002) biomechanisch getestet, um die Implantateinheilung zu bestimmen. Diese wurde zur Knochen-Implantat-Kontaktfläche in Relation gesetzt. Für die Histologie wurden Längsschliffe nach van Kossa gefärbt und die Knochen-Implantat Kontaktfläche mit einer Bildbearbeitungssoftware berechnet. 12 weitere Tiere erhielten Fibrinkleber, der COPROGs und das Luciferase Reporter-Gen enthielt. Die Tiere wurden nach 4, 7 und 28 Tagen getötet. Die Tibiae wurden pulverisiert und mit rtPCR ebenso wie Proben von Hirn, Leber, Lunge, Hoden und Muskelgewebe auf Luciferaseexpression untersucht.

Ergebnisse: Die Biomechanik zeigte zu beiden Zeitpunkten signifikant geringere Scherkräfte für die Gruppen, in denen das BMP-2 Plasmid appliziert worden war (Mann-Whitney-Test). Die Histologie stützte die Ergebnisse, in der BMP-2 Gruppe fand sich deutlich weniger Knochen-Implantat-Kontakt. Luciferase wurde in 22 der 24 operierten Tibiae gefunden, sowie inkonstant in ektopen Organen zu allen Zeitpunkten.

Diskussion: Wir konnten nachweisen, daß ein Gentransfer mit dem nicht-viralen Vektor COPROG und Fibrinkleber als Trägermaterial möglich ist. Jedoch zeigte sich eine schlechtere Implantateinheilung unter BMP-2-Plasmid. Dies steht im Widerspruch zum osteogenen Potential von BMP-2, deckt sich jedoch mit den Aussagen von Jeppsson et al. 1996 und 1999, der über ähnliche Resultate berichtete und Elmengaard et al., der vergleichbare Ergebnisse 2006 und 2007 auf der Jahrestagung der Orthopedic Research Society veröffentlichte. Möglicherweise führen die unterschiedlichen Mechanismen, die einer Knochen-Implantat-Einheilung zu Grunde liegen, wo es zu einer primären Knochenbildung kommt und die, die in der Frakturheilung wirken, wo es zu einer sekundären kartilaginären Knochenbildung kommt, zu den verschiedenen Wirkungen des BMP-2. Das Vorhandensein von Luciferase in ektopen Geweben interpretierten wir als Nachweis einer systemischen Verschleppung des nicht-viralen Vektors im Fibrinkleber in die venöse Strombahn unter dem intramedullären Druckanstieg.