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Der Effekt von Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) bei bakteriell kontaminierten Frakturen am Tibiaschaft von Ratten
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Authors
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C. Henkenbehrens
- Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Standort Gießen, Klinik für Unfallchirurgie, Giessen, Germany
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D. Muhrer
- Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Standort Gießen, Klinik für Unfallchirurgie, Giessen, Germany
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E. Domann
- Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Standort Gießen, Institut für Medizinische Mirkobiologie, Giessen, Germany
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R. Schnettler
- Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Standort Gießen, Klinik für Unfallchirurgie, Giessen, Germany
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V. Alt
- Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Standort Gießen, Klinik für Unfallchirurgie, Giessen, Germany
| Published: | October 15, 2009 |
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Fragestellung: Bei dieser Studie wurde die Frage analysiert, ob der Einsatz von BMP-2 bei bakteriell kontaminierten Frakturen am Tibiaschaft von Ratten zu einer besseren Frakturheilung und einer verminderten Infektionsrate führt?
Methodik: Es wurde bei 22 Ratten eine Osteotomie am mittleren Tibiaschaft durchgeführt, die in der Kontrollgruppe (11 Tiere) intramedullär stabilisert und mit einer Dosis von 10hoch4 keimbildenden Eiheiten (KBE) von Staphylococcus aureus kontaminiert wurde. In der BMP-2-Gruppe (11 Tiere) wurde zusätzlich BMP-2 auf der Osteotomie-Stelle appliziert. Eine prolongierte Antibiotikaprophylaxe mit Ceftriaxon wurde in beiden Gruppen für 14 Tage durchgeführt. Es erfolgte eine kontinuierliche klinische Evaluation inklusive Gewichtsbestimmung der Tiere über 6 Wochen. Nach 6 Wochen wurde die Infektionsituation über mikrobiologische Methoden einschliesslich Standard-Agarplatten-Tests, Pulsfeld-Gel-Elektrophorese (PFGE) und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen zur Biofilm-Besiedelung der intramedullären Implantate analysiert. Die Frakturheilungssituation wurde über Röntgen-, histologische und biomechanische Torsions-Untersuchungen näher evaluiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Nach 6 Wochen zeigten jeweils 10 der 11 Tiere (90.9%) in beiden Gruppen klare klinische und radiologische Zeichen einer infizierten Pseudarthrose an der Osteotomiestelle. Die Anzahl der Bakterien pro g Knochen war ein der BMP-2-Gruppe mit 1.6 x 10 hoch4 KBE dabei jedoch signifikant geringer als in der Kontrollgruppe (28.4 x 10hoch4 KBE) (p=0.03). Histologisch waren bei diesen Tieren eindeutige Zeichen einer infizierten Pseudarthrose mit chronischer Osteitis der Tibia zu erkennen. Die Rasterelektronenmikroskopie konnte eine Biofilm-Besiedelung der explantierten Implantate nachweisen. Durch die PFGE wurde in allen Fällen der inokulierte Staphylococcus aureus Keim nachgewiesen und somit konnte eine Kontamination mit einem anderen Keim ausgeschlossen werden. In den biomechanischen Untersuchungen zeigte die BMP-2-Gruppe einen leichten Trend hin zu einer stabilieren Frakturheilung nach 6 Wochen, der jedoch nicht statistisch signifikant war.
Es kann gefolgert werden, dass BMP-2 in diesem Modell zu keiner Verminderung der Rate an infizierten Pseudarthrosen geführt hat. Allerdings liess sich die "Bakterienlast" pro g Knochen durch BMP-2 im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant senken.
