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Fragestellung: Es besteht ein großer Bedarf an innovativen Strategien zur schnellen und effektiven Reparatur von Knochen. Autologes Fettgewebe bietet sich als regeneratives Material zur Auffüllung von Knochendefekten an, da es einfach zu entnehmen ist und viele Stammzellen enthält. In der vorliegenden Studie sollte untersucht werden, ob die Implantation von autologen Fettgewebestücken in Kombination mit BMP-2 (Bone Morphogenetic Protein-2) zur Heilung von großen segmentalen Knochendefekten im Rattenfemur führt. Da BMP-2 als rekombinantes Protein im Körper schnell abgebaut wird, wurden die oberflächlichen Zellen der Fettgewebestücke durch einen das BMP-2 Gen tragenden adenoviralen Vector transduziert, um einen lang anhaltenden Regenerationstimulus zu erreichen.

Methodik: Für dieses Experiment wurden 29 genetisch identische Fischer 344 Ratten verwendet, wobei ein Tier als Spender für subkutanes Fettgewebe diente. Das entnommene Fett wurde in viele kleine Stücke zerteilt und unmodifiziert belassen oder durch einen adenoviralen Vector transduziert, der entweder das Markergen Green Fluorescent Protein oder das BMP-2 Gen trägt. Alle Gewebestücke wurden dann für mindestens 2 Tage vor Implantation in den Knochendefekt in Nährmedium kultiviert.

In den Femora von 28 Ratten wurde ein Defekt kritischer Größe (5 mm) mit Hilfe eines Zahnarztbohrers geschaffen. Entsprechend der Gruppenzuordnung wurde entweder unmodifiziertes, GFP transduziertes oder BMP-2 aktiviertes Fettgewebe in die Defekte implantiert. Eine weitere Gruppe von Knochendefekten blieb unbehandelt (Leerdefekt). 6 Wochen nach der Operation wurde die Defektheilung durch Röntgenbilder, microCT-Messungen, histologische Schnitte und biomechanische Tests (Torsion) untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In der Gruppe der mit BMP-2 aktiviertem Fett behandelten Defekte waren auf den Radiographien bereits nach 12 Tagen röntgendichte Areale im Defektbereich zu sehen. Nach 3 Wochen war der gesamte Defekt mineralisiert. In allen drei Kontrollgruppen blieb die Mineralisierung aus. Histologisch zeigten die mit BMP-2 aktiviertem Fett behandelten Defekte nach 3 Wochen eine knöcherne Überbrückung mit vereinzelten Knorpelinseln. Nach 6 Wochen sah man in den histologischen Präparaten geheilte Defekte mit kortikalem Remodeling. Die histologische Untersuchung der Kontollgruppen ließ lediglich mit Bindegewebe gefüllte Defekte erkennen. Die Defekte, die mit BMP-2 aktiviertem Fettgewebe behandelt wurden, wiesen einen Knochenmineralgehalt und eine biomechanische Stabilität auf, die im Bereich derer von intakten, kontralateralen Femora lag.

BMP-2 aktiviertes, autologes Fettgewebe ist ein osteoregeneratives Material, mit dem große segmentale Knochendefekte schnell und effektiv geheilt werden können.