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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

Darstellung von isolierten porcinen Menisken im hochauflösenden Kernspintomographen (NMR) – eine Studie am nativen Meniskus und an einem neuen in vitro-Degenerationsmodell für Menisken

Meeting Abstract

  • M. Kreinest - Labor für Biomechanik und experimentelle Orthopädie, Universitätsmedizin Mannheim, Orthopädisch-Unfallchirurgisches Zentrum, Mannheim, Germany
  • S. Zemelka - Labor für Biomechanik und experimentelle Orthopädie, Universitätsmedizin Mannheim, Orthopädisch-Unfallchirurgisches Zentrum, Mannheim, Germany
  • G. Reisig - Labor für Biomechanik und experimentelle Orthopädie, Universitätsmedizin Mannheim, Orthopädisch-Unfallchirurgisches Zentrum, Mannheim, Germany
  • F.G. Zöllner - Computerunterstützte Klinische Medizin, Universitätsmedizin Mannheim, Germany
  • S. Kirsch - Computerunterstützte Klinische Medizin, Universitätsmedizin Mannheim, Germany
  • M.L. Schwarz - Labor für Biomechanik und experimentelle Orthopädie, Universitätsmedizin Mannheim, Orthopädisch-Unfallchirurgisches Zentrum, Mannheim, 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. DocEF17-974

DOI: 10.3205/10dkou057, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0571

Published: October 21, 2010

© 2010 Kreinest et al.
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Fragestellung: Hochauflösende NMR sollte die Darstellung von Strukturen im Meniskusgewebe ermöglichen und Unterschiede zwischen nativen und degenerierten Menisken aufzeigen können.

Das Ziel der vorliegenden Studie war die Darstellung nativer Menisken im hochauflösenden NMR und deren Vergleich mit einem neu vorgestellten in vitro-Degenerationsmodell.

Methodik: Aus makroskopisch gesunden Kniegelenken (n=20) von 5–6 Monate alten Schweinen wurden die medialen Menisken isoliert. Zehn Menisken wurden zum Transport (20 Min.) in 0,9% NaCl gelagert und dann in einem 9,4 T-NMR (BioSpec 94/20, Bruker, Ettlingen, Deutschland) unter Verwendung eines Protonen-Volumenresonators untersucht (nativ). Die verbleibenden Menisken (n=10) wurden in einer Enzym-Lösung (60 U/mL Kollagenase-2, 500 U/mL Hyaluronidase) inkubiert (16 h bei 37° C), wozu ein bestehendes Verdau-Protokoll [1] erweitert wurde, um ein in vitro-Degenerationsmodell zu erzeugen. Von allen Menisken wurden im 9,4 T-NMR Schnittbilder in der Coronar-Ebene (Pars intermedia) angefertigt, und der mittlere Grauwert bestimmt (MaZda MRI Analysis Software 3.0). Vergleichbar zu dieser Coronar-Ebene wurden nach Formalin-Fixierung (4%) Querschnitte angefertigt und mit Hämatoxylin/Eosin und Safranin O gefärbt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In den coronaren Schnittbildern der nativen Menisken stellen sich Strukturen kontrastreich dar, deren intrameniskaler Verlauf dem bekannten Verlauf der radiären Kollagenfaserbündel gleicht (Fink. Arthroskopie. 2001;14:248-53). Zusätzlich ist eine Randstruktur deutlich abgrenzbar, welche der als 100 μm starken äußersten Kollagenschicht (Fink. Arthroskopie. 2001;14:248-53) entsprechen dürfte. Die intrameniskalen Strukturen sind bei den degenerierten Menisken weniger deutlich abgrenzbar, die Randstruktur fehlt. Diese Menisken zeigen ein signifikant signalreicheres Schnittbild (mittlerer Grauwert 138,8±2,5 vs. 76,6±8,4; p<0,001). Wir führen die Zunahme der Signalintensität auf eine Zunahme des Wassergehalts in diesen Menisken zurück, wie sie für degenerierte Menisken beschrieben ist [2]. Die äußerste Kollagenschicht und die Spitze des Meniskus sind in den NMR-Schnittbildern der degenerierten Menisken nicht mehr nachweisbar, was die durchgeführte histologische Analyse bestätigt. Die Proteoglykan-spezifische Färbung (Safranin O) zeigt in den nativen Menisken eine deutliche Anfärbung, entsprechend dem Verteilungsmuster der Proteoglykane [3], welche im in vitro-Degenerationsmodell nicht mehr nachgewiesen werden konnte. Auch diese Beobachtung führen wir auf degenerative Prozesse durch den enzymatischen Verdau zurück, wie es auch für die Degeneration im hyalinen Gelenkknorpel gezeigt wurde [4].

Zusammenfassend konnten in einem hochauflösenden NMR intrameniskale Gewebestrukturen nachgewiesen werden, und in einem neuen in vitro-Degenerationsmodell für Menisken entsprechende Veränderungen gesehen werden.


Literatur

1.
Yasura K, Mizuno Y, Nakagawa Y, Mori K, Takenaka M, Ohashi T, Yamada K, Kobayashi M, Ando K, Kuroki H, Suzuki T, Ikeuchi K, Tsutsumi S, Nakamura T. Estimation of the mechanical property of meniscus using ultrasound: examinations of native meniscus and effects of enzymatic digestion. J Orthop Res. 207;25(7):884-93.
2.
Herwig J, Egner E, Buddecke E. Chemical changes of human knee joint menisci in various stages of degeneration. Ann Rheum Dis. 1984;43(4):635-40.
3.
Messner K, Gao J. The menisci of the knee joint. Anatomical and functional characteristics, and a rationale for clinical treatment. J Anat. 1998;193 ( Pt 2):161-78.
4.
Aigner T, Rose J, Martin J, Buckwalter J. Aging theories of primary osteoarthritis: from epidemiology to molecular biology. Rejuvenation Res. 2004;7(2):134-45.