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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

25. - 28.10.2011, Berlin

Die verringerte adaptive Reaktion von spongiösem Knochen auf in vivo Belastung im Erwachsenenalter

Meeting Abstract

  • T. Thiele - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • A.I. Birkhold - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • M. Aido - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • R.P. Main - Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, Corne, Ithaca, United States
  • G.N. Duda - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • B.M. Willie - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 25.-28.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. DocGR21-915

DOI: 10.3205/11dkou529, URN: urn:nbn:de:0183-11dkou5296

Veröffentlicht: 18. Oktober 2011

© 2011 Thiele et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Knochen vermag sich an mechanische Stimuli anzupassen und seine Struktur entsprechend zu optimieren. Im Alter können sich adaptive Anpassungen von trabekulärem Knochen bei normaler mechanischer Belastung verringern. Dies führt zu niedrigerer Knochenmasse und verschlechterter Knochenmikroarchitektur. Noch ist ungeklärt wann sich diese mechanosensitive Reduktion Manifestiert. Ziel dieser Studie ist der Nachweis einer reduzierten Sensitivität gegenüber mechanischer Belastung bereits im Erwachsenenalter.

Methodik: Die linken Tibia von 10 und 26 Wochen alten weiblichen Mäusen wurden zyklisch-kompressiver Belastungen (10x binnen 14 Tagen mit 216 Zyklen bei 4Hz, Maximalwert 11N) unterzogen. Die rechten Tibia dienten als interne Kontrolle. Dabei wurde in beiden Altersgruppen eine maximale Dehnung von 1200µe in der mittleren Diaphyse (medial) erzeugt. An den Experimenttagen 0, 5 ,10 und 15 erfolgten mikro-computertomographische Messungen (n=6/Alter, Auflösung 10,5µm). Am Tag 15 wurden zusätzlich weitere belastete Mäuse (n=4/Alter) und Sham Mäuse (n=3/Alter) gemessen. Das trabekuläre Knochenvolumen (BV/TV), die Knochenmineraldichte (TMD,mgHA/cm3), die Trabekeldicke (TbTh,µm) und die Trabekelseparation (TbSp,µm) wurden in der proximalen Tibiamethaphyse untersucht. Anhand der Differenzen zwischen den Beinen (stimuliert/unstimuliert) innerhalb eines Tieres (Behandlungstag) und auch zwischen den Subjekten (Alter) wurden die Effekte mittels einer ANOVA ausgewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: BV/TV, TbTh und TMD waren in beiden Altersgruppen gegenüber den nicht-belasteten Beinen erhöht. Die interne Differenz der Tibia wurde durch die Behandlungsdauer signifikant beeinflusst (Tabelle1 [Tab. 1]). Das Alter hatte signifikanten Einfluss auf belastungsbedingte Effekte. In heranwachsenden Mäusen zeigte sich in den belasteten Tibia eine Erhöhung des BV/TV und TMD, jedoch keine Veränderung der nicht belasteten Kontroll-Tibia. Im Unterschied dazu zeigte sich bei den Kontroll- Tibia adulter Mäuse, wie auch bei adulten Sham Tieren ein Rückgang bei BV/TV und TMD. Durch mechanische Belastung konnte im Studienverlauf die Knochenmasse in den belasteten Tibia erhalten werden.

Mechanische in vivo Belastung erhöht die Knochenmasse, -dichte und -architektur in heranwachsenden und erhält Knochenmasse in erwachsenen Mäusen. Die Daten zeigen, dass die adaptive Reaktion trabekulären Knochens auf mechanische Belastung im Erwachsenenalter reduziert ist, aber auch, dass Belastung vorteilhaft auf den Erhalt der Knochenmasse im fortgeschrittenen Alter wirkt.