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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Effekt von Glykosaminoglykanen auf die Knochenneubildung im Femurdefektmodell der Ratte

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Yvonne Förster - Universitätsklinikum "Carl Gustav Carus", TU Dresden, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Dresden, Germany
  • Claudia Rentsch - Universitätsklinikum "Carl Gustav Carus", TU Dresden, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Dresden, Germany
  • Ricardo Bernhardt - Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien, TU Dresden, Dresden, Germany
  • Vera Hintze - Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien, TU Dresden, Dresden, Germany
  • Ute Böhme - Leibnitz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Dresden, Germany
  • Ulrich Scheler - Leibnitz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Dresden, Germany
  • Hans Zwipp - Universitätsklinikum "Carl Gustav Carus", TU Dresden, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Dresden, Germany
  • Stefan Rammelt - Universitätsklinikum "Carl Gustav Carus", TU Dresden, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Dresden, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocPO13-387

DOI: 10.3205/12dkou538, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou5383

Published: October 2, 2012

© 2012 Förster et al.
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Fragestellung: Die rasche und stabile Einheilung metallischer Implantate im langen Röhrenknochen zur Verringerung der Lockerungs- und Infektionsraten ist ein essenzieller Faktor für die Behandlungsergebnisse in der Unfall- und rekonstruktiven Chirurgie. Die Beschichtung von Knochenimplantaten mit definierten Komponenten der extrazellulären Matrix (EZM) stellt dabei einen neuartigen Ansatz zur Verbesserung der Osteointegration dar. Glykosaminoglykane (GAG) als Bestandteile der EZM spielen eine aktive Rolle in der Kontrolle der Zelladhäsion, Migration, aber auch Proliferation und Differenzierung von Knochenzellen und sind damit aktiv am Knochenheilungsprozess beteiligt. Daher wurden in dieser Studie Titan-beschichtete PEEK-Platten mit verschiedenen GAG beschichtet und im Femurdefektmodell der Ratte das Potenzial dieser Beschichtungen zur Knochenneubildung untersucht.

Methodik: Im rechten Femur von 30 männlichen Wistar-Ratten wurde ein 5 mm-Defekt erzeugt und mittels Titan-beschichteter Platten (RatFixTM) stabilisiert. Es wurden zusätzlich folgende Beschichtungen untersucht: Kollagen Typ 1 (Coll), Kollagen Typ 1/Chondroitinsulfat (Coll/CS), Kollagen Typ 1/Hyaluronsäure (Coll/Hya), Kollagen Typ 1/sulfatierte Hyaluronsäure (Coll/sHya) und Kollagen Typ 1/übersulfatiertes Chondroitinsulfat (Coll/sCS). Als Kontrolle diente die Titan-beschichtete Platte. Nach vier Wochen wurden die Tiere geopfert und die Knochenneubildung mittels histologischer Färbungen, Röntgenaufnahmen sowie µCT- und NMR-Analysen bewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Histologische Übersichtsfärbungen zeigten enchondrale Knochenbildung in den Gruppen Coll, Coll/CS, Coll/Hya, Coll/sHya. Die Entfernung der Knochendefektenden wurde in den Röntgen- und µCT-Aufnahmen sowie in den histologischen Schnitten bestimmt. In der Coll/CS-Gruppe hat sich der mittlere Abstand der Knochendefektenden von 5 mm auf 1,7 mm ±0,7 mm verringert, während er bei der Coll/sCS-Gruppe 4,5 mm ±0,9 mm betrug. Auch in den Gruppen Coll, Coll/Hya und Coll/sHya verringerte sich der durchschnittliche Abstand der Knochendefektenden auf 2,7 mm bis 3,5 mm. In der Kontrollgruppe betrug der Abstand 3,5 mm ±1,7 mm. µCT-Messungen zeigten, dass das relative Knochenvolumen im Defektbereich in der Coll/CS-Gruppe 47%±41% betrug. Im Vergleich dazu hat sich das Knochenvolumen in der Kontrollgruppe nur um 14% ±3% im Untersuchungszeitraum erhöht.

Die Studie zeigt, dass eine Beschichtung mit definierten Komponenten der EZM die Knochenneubildung stimulieren kann. Vor allem die Beschichtung mit Coll/CS führte zu einer erheblichen Aktivierung der Knochenheilung. So war in dieser Gruppe der Abstand der Knochendefektenden am geringsten und gleichzeitig das Volumen neugebildeten Knochens am höchsten.