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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Frakturheilung im immun-defizienten Nod-scid IL2R gamma null Mausmodell

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Ronny Bindl - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • Stefan Recknagel - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • Anna Rapp - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • Annika Erbacher - Universitätsklinik für Kinder- und Jugendmedizin, Tübingen, Tübingen, Germany
  • Ingo Müller - Universitätsklinik für Kinder- und Jugendmedizin, Tübingen, Tübingen, Germany
  • Anita Ignatius - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für muskuloskelettale Forschung Ulm, Ulm, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR15-678

DOI: 10.3205/12dkou451, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4511

Published: October 2, 2012

© 2012 Bindl et al.
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Fragestellung: Die Frakturheilung beginnt mit einer inflammatorischen Phase, in deren Verlauf Immunzellen wie neutrophile Granulozyten, Makrophagen und Lymphozyten in das Frakturhämatom invadieren. Eine ausgewogene lokale Inflammationsreaktion gilt als essentiell für eine erfolgreiche Frakturheilung (Kolar et al. 2010, Clin Orthop Relat Res). Allerdings wird die Funktion der angeborenen und adaptiven Immunantwort bei der Knochenheilung bislang noch wenig verstanden. Einige Studien untersuchten in spezifischen Tiermodellen den Beitrag verschiedener Immunzellpopulationen. Es konnte gezeigt werden, dass eine Aktivierung von Neutrophilen die Frakturheilung verzögert, während deren Depletion das Heilungsergebnis verbessert. Die Depletion von Makrophagen scheint die Heilung hingegen zu verzögern. Defekte in der erworbenen Immunantwort in B- und T-Zellen führten zu einer Verbesserung der Frakturheilung. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Knochenheilung in einem Mausmodell mit komplexen Defekten sowohl im angeborenen wie auch im erworbenen Immunsystem zu untersuchen

Methodik: 24 männliche Nod-scid IL2R gamma null Mäuse (12 Wochen) wurden untersucht. Diese Mäuse besitzen komplexe Defekte im angeborenen und erworbenen Immunsystem. Den Tieren fehlen reife T- und B-Zellen, Makrophagen, Natürliche Killerzellen und Granulozyten und sie weisen Defekte in den Zytokin-Signalwegen auf (Shultz et al. 2005, J Immunol). Als immun kompetente Kontrolle wurden 24 BALB/cByJ Mäuse verwendet. Die Mäuse erhielten eine Femurosteotomie die mit einem Fixateur extern stabilisiert wurde. Die Tiere wurden nach 21, 28 und 35 Tagen getötet. Die Frakturkalli wurden mittels Drei-Punkt-Biegeprüfung mechanisch getestet, sowie mikrocomputertomographisch und histomorphometrisch analysiert. Statistik: Students t-test; Signifikanzniveau: p<0.05.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die geheilten Femora der Nod-scid IL2R gamma null Mäuse zeigten eine signifikant verminderte Biegesteifigkeit nach 21 (p=0,01) und 35 (p=0,02) Tagen im Vergleich zu den BALB/cByJ Kontrolltieren. Die immun-defizienten Tiere entwickelten einen signifikant größeren Kallus, mit einem 10fach größeren Anteil von Knorpelgewebe nach 21 und einen 5fach höheren Anteil nach 28 Tagen. Die µCT Analyse ergab eine Reduktion des Knochenanteils um 26% nach 21 (p=0,052), 32% nach 28 (p=0,02) und 41% nach 35 Tagen (p>0.0). Ebenso wurde bei den histologischen Analysen ein reduzierter Knochenanteil nach 21 und 28 Tagen ermittelt.

Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, dass die Frakturheilung im immun-defizienten Nod-scid IL2R gamma null Mausmodell verzögert abläuft. Wir fanden eine reduzierte Biegesteifigkeit und einen größeren Kallus mit verminderter Qualität (höherer Anteil von Knorpel und geringerer Anteil Knochen). Die Heilung fand jedoch auch bei Fehlen eines funktionierenden angeborenen und adaptiven Immunsystems statt.