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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Ein inVitro Modell zur Beschreibung von Degenerativen und Inflammatorischen Veränderungen in Hyalinem Knorpel nach Stumpfen Trauma und Fraktur

Meeting Abstract

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  • presenting/speaker Josef Stolberg-Stolberg - TU München, Klinik für Orthopädie, München, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocPO14-1459

DOI: 10.3205/12dkou553, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou5536

Published: October 2, 2012

© 2012 Stolberg-Stolberg.
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Fragestellung: Posttraumatische Arthrose manifestiert sich mit hoher Voraussagbarkeit nach intraartikulärer Fraktur. Unser Modell beschreibt inVitro signifikante degenerativen und inflammatorischen Knorpelveränderungen nach Trauma.

Methodik: Knochen-Knorpelzylinder (ø 6,5 mm) wurden aus Femurkondylen frischer Schweineknie entnommen. Der Knochen wurde auf ca. 1 mm gekürzt und die Knorpeldicke mit NI Vision Builder Software bestimmt.

Für das stumpfe Trauma wurde eine Halbkugel (ø 9,525 mm) auf dem Knorpel platziert. Ein konkaver Adapter wurde an dem Lastrahmen (Bose EnduraTEC SmartTest) befestigt. Frakturen wurden mit einer gestielten Halbkugel (ø 6,35 mm) induziert. Der Lastrahmen wurde bis zu einer Vorlast von -5N herabgesenkt. Unter einer Kompressionsgeschwindigkeit von 100% sec-1 wurden 48 Präparate einmalig belastet. Alle Präparate wurden in 2 ml SFM bei 37°C und 5% CO2 inkubiert und 4h, 3d und 5d nach Belastung zur weiteren Untersuchung entnommen.

Chondrozytenüberleben wurde nach senkrechten Schnitt zur Knorpeloberfläche mit live/dead fluorescence assay (Molecular Probes) und Scion Image Analysis bestimmt. Die PG-Konzentration des SFM wurde mit 1,9-dimethylmethylene blue (DMB) assay, Metalloproteinase- und Aggrekanaseaktivität fluorometrisch6 und statistische Werte mit two-factor ANOVA und Tukey post-hoc ermittelt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Gruppe nach 70% Kompression zeigte einen signifikanten Verlust an Chondrozyten sowohl an der Oberfläche von Tag 0 zu Tag 3 (p kleiner gleich 0.027), als auch in der mittleren Zone von Tag 0 zu Tag 5 (p=0.02). Unter 80% und 90% Kompression fanden wir einen signifikanten Chondrozytenverlust an Tag 3 und 5 im Vergleich zu unseren Kontrollen(p kleiner gleich 0.02). In der Frakturgruppe beobachteten wir Zelltod besonders entlang der Frakturränder. Die Kontrollen zeigten ein gesamt Überleben von 99,2±2,5%. Am Tag 5 maßen wir eine signifikante PG-Konzentrationserhöhung im SFM der frakturierten Proben (p<0.001). Weder die Aggrekanase- noch die Metalloproteinasefluorometrie lieferten signifikante zeit- oder raumakorrelierte Ergebnisse.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass stumpfes Trauma bei niedriger (70%) Kompression vor allem zeitverzögerten, apoptotischen Zelltod induziert. Im Kontrast dazu verursacht starke Kompression (größr gleich 80%) sofortigen, nekrotischen Zelltod. Dies könnte ein therapeutisches Zeitfenster für eine anti-apoptotische Behandlung darstellen. Konsistent mit anderen Studien verursachten Frakturen Chondrozytenuntergang vor allem entlang der Frakturlinien. Gebiete außerhalb der Fraktur zeigten einen signifikant geringeren Anteil an Zelltod. Eine frühe Fraktur, die das Erreichen von hoher Kompression verhindert, könnte damit einen Chondrozytenprotektiven Charakter haben. Die signifikant erhöhte PG-Konzentration an Tag 5 deutet auf eine anabolische Chondrozytenantwort auf Fraktur hin. Vermehrte Expression von katabloischen Enzymen konnten weder nach Fraktur noch nach stumpfen Trauma bestätigt werden.