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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Eine neue GDF-5 Mutante vermittelt die Rekonstruktion von Röhrenknochen mit Wiederherstellung einer Markhöhle im nicht heilenden Knochendefekt im Kaninchen

Meeting Abstract

  • J. Holschbach - Department Stiftung Orthopädische Universitätsklinik, Forschungszentrum für Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • K. Kleinschmidt - Department Stiftung Orthopädische Universitätsklinik, Forschungszentrum für Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • F. Ploeger - Biopharm, Biomedizintechnik und Leichtbau, Heidelberg, Germany
  • J. Glockenmeier - Department Stiftung Orthopädische Universitätsklinik, Forschungszentrum für Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • J. P. Kretzer - Department Stiftung Orthopädische Universitätsklinik, Forschungszentrum für Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • W. Richter - Department Stiftung Orthopädische Universitätsklinik, Forschungszentrum für Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF12-950

DOI: 10.3205/10dkou010, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0106

Veröffentlicht: 21. Oktober 2010

© 2010 Holschbach et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die Behandlung pseudarthrotischer Knochendefekte stellt immer noch eine Herausforderung für die klinische und experimentelle Orthopädie dar. Das bereits klinisch angewandte Bone Morphogenetic Protein (BMP)-2 hat eine höhere Osteoinduktivität als der Growth and Differentiation Factor (GDF)-5. Demgegenüber aber wirkt GDF-5 stärker angiogen als BMP-2 (Yamashita et al. 1997) und die Vaskularisierung von Knochendefekten ist eine Grundvoraussetzung für ihre Heilung (Geiger et al. 2005). In Vorarbeiten wurde die BMP-Rezeptorbindungssequenz von GDF-5 deshalb gentechnisch so der von BMP-2 angeglichen, dass das mutierte Protein in vitro auf MSC eine gesteigerte Osteogenität zeigte, ohne ein anderes Sekretionsprofil angiogener Faktoren zu bewirken als Wild-Typ GDF-5.

Methodik: Ziel dieser Studie war der orthotope Vergleich der Knocheninduktivität des neuen GDF5mt mit BMP-2 und GDF-5 im nicht heilenden Knochendefekt im Kaninchen. Die Überbrückung von 15 mm Radiusdefekten unter lokaler Behandlung mit BMP-2, GDF-5 oder GDF5mt wurde nach 4, 8 und 12 Wochen mittels in vivo μCT im Vergleich zu unbehandelten Kontrolldefekten und gesunden Radii untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Alle Wachstumsfaktoren führten binnen 8 Wochen zu einer Überbrückung der in den Kontrolltieren nicht geheilten Defekte. Während aber 77% der BMP-2 und 33% der GDF-5 behandelten Knochen erst nach 8 Wochen überbrückt waren, waren alle mit GDF5mt therapierten Defekte bereits nach 4 Wochen geschlossen. Das Kallusvolumen war in GDF5mt behandelten Tieren 1,9-fach höher als in BMP-2 und GDF-5 behandelten und 13-fach höher als in den Kontrolltieren. Alle mit GDF5mt behandelten Tiere bildeten eine durchgängige Markhöhle aus, während 44% der GDF-5 behandelten und keines der BMP-2 behandelten Tiere eine durchgängige Markhöhle bildeten. Dementsprechend war das Volumen der Markhöhle (Ma.V) in der GDF5mt Gruppe höher als in allen anderen Gruppen und die Trabekuläre Separation (Tb.Sp), die Trabekelanzahl (Tb.N), die Trabekeldicke (TB.Th) und die medulläre Knochendichte (BMD) erreichten die Werte von gesunden Radii während sie in BMP-2, GDF-5 und Kontroll-Gruppe signifikant erhöht waren. Histologisch wurde hämatopoetisches Knochenmark in den Markhöhlen gezeigt. Nach 12 Wochen konnten biomechanisch keine Gruppen-Unterschiede bezüglich maximaler Bruchlast oder Elastizität gezeigt werden.

Obwohl alle drei Wachstumsfaktoren die Überbrückung nicht heilender Knochendefekte im Kaninchenradius vermittelten, führte nur die Behandlung mit GDF5mt zur Rekonstruktion einer Knochenmarkhöhle.