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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

Untersuchung der Effekte der hyperbaren Oxygenierung und unterschiedlicher Behandlungsparameter auf die Proliferation von Chondrozyten

Meeting Abstract

  • B. Sievers - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik & Poliklinik, München, Germany
  • N. Höchsmann - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik & Poliklinik, München, Germany
  • F. Düren - Medical Park Chiemsee, Fachklinik für Orthopädie, Traumatologie, Sportmedizin, Bernau-Felden, Germany
  • S. Mayer - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik & Poliklinik, München, Germany
  • C. Melcher - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik & Poliklinik, München, Germany
  • P. E. Müller - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik & Poliklinik, München, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocPO22-679

DOI: 10.3205/09dkou760, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou7601

Published: October 15, 2009

© 2009 Sievers et al.
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Fragestellung: Die hyperbare Oxygenierung (HBO) ist ein häufig angewendetes Verfahren in der Behandlung verschiedener Krankheitsbilder. Die Applikation von 100% Sauerstoff bei erhöhtem atmosphärischem Umgebungsdruck hat sich als Therapiekonzept der Dekompressionskrankheit, arteriellen Gasembolie und Problemwunden etabliert. Zusätzlich konnte auch ein chondroprotektiver Effekt auf eine verbesserte Knorpelregeneration in experimentellen Tierversuchen gezeigt werden. Es wurde allerdings noch nicht untersucht, in wie weit sich der in vivo vorkommende chondroprotektive Effekt der HBO-Therapie auf Chondrozyten mit ihrer Sauerstoffempfindlichkeit in vitro auswirkt. Somit war das Ziel der vorliegenden Studie den Einfluss der hyperbaren Oxygenierung auf die Proliferation und Genexpression von Chondrozyten zu untersuchen.

Methodik: Chondrozyten wurden in einer Versuchsdruckkammer reinem Sauerstoff unter hyperbaren Bedingungen ausgesetzt. Nach den jeweiligen Behandlungstagen 1, 3, 5, und 7 wurden zur Bestimmung des Zellwachstums die Proliferationsrate mittels WST-1 Assay evaluiert. Um mögliche toxische Wirkweisen hyperbaren Sauerstoffs zu untersuchen, wurde an den vergleichbaren Behandlungstagen zusätzlich das Genexpressionsmuster verschiedener Apoptosemarker und eine mögliche Dedifferenzierung von Chondrozyten mittels Nachweis unterschiedlicher Kollagentypi (Realtime PCR) detektiert.

Als variable Behandlungsparameter stellten sich die "Dauer der einzelnen, täglichen Behandlung" und der "applizierte Druck" dar.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In unserem in vitro Versuch konnte bei Chondrozyten durch die Applikation von reinem Sauerstoff eine Hemmung des Zellwachstums nachgewiesen werden. Wird der Parameter "applizierter Druck" variiert, wurde ein weiterer Effekt sichtbar: Je höher der applizierte Druck, desto schlechtere Wachstumsraten von Chondrozyten konnten erzielt werden. Diese Beobachtung geht ebenfalls einher mit einer Hochregulation der Genexpression der klassischen Apoptosemarker PARP und Caspase3. Die detektierten Mengen an Collagen II und COMP nahmen unter erhöhtem Druck jedoch zu. Wurden hingegen die unterschiedlichen Behandlungsdauern miteinander verglichen, konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Zeitgruppen gezeigt werden.

Im Gegensatz zum klinischen Einsatz konnten wir in unserem in vitro Kultursystem durch die Applikation von 100% Sauerstoff eine Hemmung des Zellwachstums von Chondrozyten nachweisen. Dieser Effekt wurde durch die Erhöhung des applizierten Druckes noch verstärkt. Die molekularbiologischen Ergebnisse zeigen, dass es zu apoptotischen Veränderungen kommen kann und weisen darauf hin, dass sich der applizierte Druck im Vergleich zum applizierten Sauerstoff eher stimulierend auf Chondrozyten auswirkt.