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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Die Behandlung großer Knochendefekte mit BMP-2 genaktiviertem Fettgewebe im Vergleich zur autologen Knochentransplantation

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Volker Betz - Uniklinikum Carl Gustav Carus, TU Dresden, Unfallchirurgie, Dresden, Germany
  • Oliver Betz - Uniklinikum Muenchen, Orthopaedie, Muenchen, Germany
  • Rainer Penzkofer - BG Unfallklinik Murnau, Biomechaniklabor, Murnau, Germany
  • Peter Augat - BG Unfallklinik Murnau, Biomechaniklabor, Murnau, Germany
  • Stefan Rammelt - Uniklinikum Carl Gustav Carus, TU Dresden, Unfallchirurgie, Dresden, Germany
  • Hans Zwipp - Uniklinikum Carl Gustav Carus, TU Dresden, Unfallchirurgie, Dresden, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR19-1212

DOI: 10.3205/12dkou494, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4942

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Betz et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Es besteht ein großer Bedarf an neuen, effektiven Strategien zur Knochenregeneration. In tierexperimentellen Studien hat es sich als sehr wirksam erwiesen, die Zelltherapie mit dem Einsatz von Wachstumsfaktoren, wie z.B. BMP-2 (Bone Morphogenetic Protein -2), zu kombinieren. Als rekombinante Proteine werden solche Wachstumsfaktoren jedoch selbst in hohen Mengen schnell vom Körper abgebaut und können so nur einen sehr kurz andauernden Wachstumsstimulus setzen. Wird ein Wachstumsfaktor stattdessen als cDNA in eine Zelle eingeschleust, dann produziert diese Zelle physiologische Mengen des Wachstumsfaktors über einen ausgedehnten Zeitraum und sorgt für einen lang anhaltenden Regenerationsstimulus. In den letzten Jahren wurde in zahlreichen Tierversuchen demonstriert, dass große Knochendefekte durch die Implantation von BMP-2 produzierenden Zellen geheilt werden können. Leider ist die Methode aufwändig, zeitintensiv und teuer, da die Zellen erst entnommen, dann isoliert und schließlich über mehrere Wochen vermehrt werden müssen. Wir haben deswegen eine beschleunigte ex-vivo Gentransfer-Methode entwickelt, die kein Isolieren und Expandieren von Zellen erfordert. Wir konnten zeigen, dass die Implantation von BMP-2 transduzierten Fettgewebestücken zur schnellen Regeneration von großen Knochendefekten im Rattenfemur führt. In der hier vorgestellten Studie sollte diese neue Strategie nun mit dem klinischen Gold Standard, der autologen Knochentransplantation, verglichen werden.

Methodik: Für das Experiment wurden 24 genetisch identische Fischer 344 Ratten verwendet. Vier Tiere dienten als Spender für Knochen und Fettgewebe. Der Knochen wurde aus dem Becken und aus den Epiphysen der Röhrenknochen entnommen und zerkleinert. Das subkutane Fett wurde mit einer 4 mm Hautstanze in kleine Fragmente gleicher Größe zerteilt. Die Fettgewebefragmente wurden dann mit einem adenoviralen Vektor in Kontakt gebracht, der das BMP-2 Gen überträgt. Die Fett- und Knochenstücke wurden bis zur Implantation in den Knochendefekt (max. 2 Tage) in Nährmedium gelegt. Ein Defekt kritischer Größe (5 mm) wurde in den Femora von 20 Ratten geschaffen. Die osteotomierten Röhrenknochen wurden durch einen Fixateur interne stabilisiert. Die Tiere wurden in 2 Gruppen aufgeteilt: In die Defekte von 10 Tieren wurde BMP-2 aktiviertes Fettgewebe implantiert, die Defekte der anderen 10 Tiere wurden mit Knochen aufgefüllt. Nach 8 Wochen wurde die Heilung mittels Roentgenbilder, Histologie, micro-Computertomographie und biomechanischem Torsionstest analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Sowohl hinsichtlich des Knochenvolumens als auch der biomechanischen Stabiliät zeigte sich nach 8 Wochen kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen. In den Defektbereichen beider Gruppen war ein Remodelling mit Ausbildung einer Markhöhle und einer Kortikalis zu sehen. Diese Studie demonstriert, dass Knochendefekte durch BMP-2 genaktiviertes Fett im Rattenmodell mit dem gleichen Erfolg repariert werden können wie durch autologen Knochen.