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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Osteolyse als Folge von Abriebpartikeln: Welchen Beitrag leisten Makrophagen und Osteoblasten?

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Katrin Lochner - Universitätsmedizin Rostock, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Rostock, Germany
  • Anika Jonitz - Universitätsmedizin Rostock, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Rostock, Germany
  • Christoph Schulze - Universitätsmedizin Rostock, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Rostock, Germany
  • Andreas Fritsche - Universitätsmedizin Rostock, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Rostock, Germany
  • Diana Pohle - Universitätsmedizin Rostock, Institut für Immunologie, Rostock, Germany
  • Rainer Bader - Universitätsmedizin Rostock, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Rostock, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocPO14-760

DOI: 10.3205/12dkou565, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou5654

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Lochner et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die aseptische Implantatlockerung ist die häufigste postoperative Komplikation in der Endoprothetik. Insbesondere an der Grenzfläche von Implantaten kommt es zur Freisetzung von Abriebpartikeln und Verschleißprodukten, welche zu Osteolysen infolge der Hemmung von Osteoblasten bzw. Aktivierung der Osteoklasten führen. Dies hat die Lockerung der Endoprothesen und kostenintensive Revisionsoperationen zur Folge. Pathophysiologisch ist bekannt, dass Abriebprodukte für die Freisetzung von zellulären Mediatoren verantwortlich und Makrophagen sowie Knochenzellen an diesem Vorgang beteiligt sind. Nach dem Kontakt mit Abriebpartikeln werden z.B. inflammatorische Zytokine, Wachstumsfaktoren und Proteasen (z.B. MMPs) freigesetzt. Unklar ist jedoch, welche dieser Zytokine und Effektoren durch welchen Zelltyp exprimiert werden und für die aseptische Implantatlockerung hauptverantwortlich sind.

Methodik: Für die Versuche wurden humane, primäre Osteoblasten und Makrophagen (THP-1 Zelllinie) mit in-vitro generierten Implantat- sowie Referenzpartikeln (0,1 mg/ml und 0,01 mg/ml) über 48 h unter Standardkulturbedingungen inkubiert. Um den Einfluss der Abriebpartikel unterschiedlicher Materialien auf die Zellen zu ermitteln, wurden Vitalität (WST-1-Assay), Zytokinfreisetzung, Kollagensynthese sowie Kollagen-degradierende Proteasen (MMP) und deren Inhibitoren (TIMP) mittels immunologischer Nachweisverfahren bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Osteoblasten reagieren auf Abriebpartikel mit einer deutlich eingeschränkten Vitalität. Im mikroskopischen Bild wird dies auch durch eine verminderte Zellausdehnung deutlich. Zudem reagieren sowohl Osteoblasten als auch Makrophagen mit einer veränderten Expression von Entzündungsmediatoren (IL-6, IL-8 und MCP-1) und haben damit Einfluss auf die zytokinabhängige Aktivierung der Knochenmatrix-abbauenden Osteoklasten. Die Neusynthese von Typ1-Kollagen, dem Hauptbestandteil der Knochenmatrix, ist nach der Inkubation von Osteoblasten mit Abriebpartikeln (0.1 mg/ml) stark inhibiert. Zudem ist die Expression der Kollagen-degradierenden Proteinasen (MMP-3 und MMP-9) durch die Makrophagen stark induziert. Die natürlichen Inhibitoren der MMPs, die Tissue Inhibitor Metalloproteinasen (TIMP-1 und -2), werden in deutlich geringerem Ausmaß exprimiert. Verantwortlich dafür sind vor allem die Osteoblasten.

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Verschleißprozesse und die Freisetzung von Abriebpartikeln deutlich negative Auswirkungen für den Aufbau bzw. Erhalt der Kollagenmatrix im periimplantären Knochengewebe haben. An diesen Vorgängen sind sowohl Makrophagen als auch Osteoblasten beteiligt. In der Folge kann es zur verminderten Integration des Implantats im Knochenlager bis hin zu dessen Lockerung kommen.