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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Einfluss eines RhoKinase-Inhibitors auf Osteoblasten und Osteoklasten in vitro und die Knochenheilung in vivo

Meeting Abstract

  • M. Faßbender - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, BCRT, CMSC, Berlin, Germany
  • A. Kadow-Romacker - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, BCRT, CMSC, Berlin, Germany
  • B. Wildemann - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, BCRT, CMSC, Berlin, Germany
  • G. Schmidmaier - Charité-Universitätsmedizin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Julius Wolff Institut, Berlin, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF12-483

DOI: 10.3205/10dkou013, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0132

Published: October 21, 2010

© 2010 Faßbender et al.
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Fragestellung: Neben dem Einsatz von Wachstumsfaktoren könnte die Beeinflussung intrazellulärer Signalwege eine Stimulation der Knochenheilung bewirken. Bisphosphonate und Statine inhibieren in der Mevalonatkaskade die G-Protein-vermittelte Signaltransduktion und haben somit einen positiven Einfluss auf den Knochenmetabolismus. Down-stream als Effektor von G-Proteinen ist die Rho-assoziierte Proteinkinase (ROCK) identifiziert. Eine Hemmung dieses Enzyms könnte sich ebenfalls positiv auf den Knochenstoffwechsel auswirken. Ziel der Studie war die Untersuchung der Wirkung eines ROCK-Inhibitors, Hydroxyfasudil (HF) auf Osteoblasten und Osteoklasten in-vitro und die Knochenheilung im Rattenmodell.

Methodik: Primäre humane Osteoblasten und Monozyten (Osteoklastenvorläufer) wurden isoliert, unter Standardbedingungen kultiviert und mit 10 bzw. 100 μM HF stimuliert. Beurteilt wurden Parameter für die Zellaktivität von Osteoblasten (AP, Col-1, Osteocalcin, OPG, RANKL) und Osteoklasten (TRAPiso5b; Fusion zu TRAP + mehrkernige Zellen, Resorptionsaktivität). Die Tibia von Sprague-Dawley Ratten wurde osteotomiert und intramedullär mit Titan-Kirschnerdrähten stabilisiert. Der Draht war mit dem Trägermaterial Poly(D,L-laktid) (PDLLA), Kontrolle n=6, oder mit PDLLA und inkorporiertem HF, 100 μM, Versuchsgruppe, n=8, beschichtet. Der Heilungsverlauf wurde radiologisch am Tag 28 und 42 sowie biomechanisch (Zwick 1455, Ulm) am Tag 42 nach der Intervention überprüft.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In-vitro führte die Inkubation mit 100 μM HF bei Osteoblasten zu keiner Änderung der Zellvitalität, aber zu einer signifikanten Erhöhung der Col-1 Produktion (p=0,004). Die resorptive Aktivität von Osteoklasten konnte mit 100 µM HF signifikant gehemmt werden (p=0,019) (ANOVA). In-vivo ließ sich bis Tag 42 in der Kontrolle radiologisch der Osteotomiespalt mit verbreiterten Knochenenden deutlich erkennen. Im Gegensatz dazu zeigte sich in der Fasudilgruppe am Tag 28 eine beginnende Durchbauung, die sich zum Tag 42 verstärkte. Lediglich bei einem Tier war der Osteotomiespalt über beide Cortices durchgängig sichtbar. Die biomechanischen Eigenschaften der osteotomierten Tibiae waren in beiden Gruppen um mehr als 50% (maximale Steifigkeit) im Vergleich zur intakten Tibia reduziert. Die Unterschiede zwischen beiden Gruppen waren jedoch nicht signifikant. Die in-vitro Ergebnisse deuten auf einen möglichen positiven Effekt von HF auf den Knochenmetabolismus durch eine erhöhte Produktion von Kollagen 1 als entscheidende Knochenmatrixkomponente bei gleichzeitiger Reduktion der Knochenresorption durch Osteoklasten hin. Allerdings zeigte sich bei den in-vivo Versuchen nur bei der Auswertung der Radiologie ein leicht positiver Effekt, so dass die histologische Analyse abzuwarten bleibt und die Tierversuche mit einer höheren Konzentration des Enzymhemmers als Beschichtung eventuell ergänzt werden sollten.