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Fragestellung: Die Therapie großer Knochendefekte stellt nach wie vor eine große Herausforderung in der Unfallchirurgie und Orthopädie dar. Der Goldstandard ist die Transplantation autologen Knochengewebes aus dem Beckenkamm. Die Entnahme des Knochenmaterials ist jedoch komplikationsbehaftet. Eine Alternative könnte das Knochen-Tissue-Engineering unter Verwendung reparativer Zellen darstellen. Mononukleäre Knochenmarkzellen (BMC) kombiniert mit Knochenersatzstoffen können die Knochenheilung in tierexperimentellen Studien signifikant verbessern. Im Gegensatz zu kultivierten Stammzellen können sie innerhalb weniger Stunden vom Patienten isoliert und in den Knochendefekt implantiert werden. Eigene Vorarbeiten zeigen jedoch eine Abnahme der CFU-F-Konzentration und der Zellvitalität im Knochenmark über die Zeit. In dieser Studie wurde daher im kritischen Femurdefektmodell an der Nacktratte untersucht, ob eine Lagerung des Knochenmarks mit einem Rückgang der BMC-unterstützten Knochenheilung einhergeht.

Methodik: Humane Knochenmarkproben wurden geteilt und BMC jeweils sofort bzw. nach 24h isoliert. Die Zellen wurden sowohl auf β -TCP, als auch auf demineralisierter Knochenmatrix (DBM) ausgesät und in einen 5 mm femoralen Knochendefekt an der athymischen Nacktratte eingesetzt (n=8/Gruppe). Nach 8 Wochen wurden Knochenmineraldichte (BMD) und mechanische Belastbarkeit der Knochen analysiert. Genehmigung der Tierversuche lag vor, p-Werte <0.05 sind signifikant (Wilcoxon-Test).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es zeigte sich wohl unter Verwendung von β -TCP, als auch unter Verwendung von DBM eine signifikant erhöhte BMD bei Verwendung frisch isolierter BMC ( β -TCP: 1.0073 vs 1.1181; DBM: 0.9534 vs 1.0374). Es konnten jedoch keine signifikanten Unterschiede in der mechanischen Belastbarkeit der Defektzone zwischen den Gruppen gemessen werden.

Unsere Ergebnisse (BMD) weisen auf eine verbesserte Kalzifizierung der Knochendefektzonen bei Verwendung von frisch isolierten BMC hin, was sich jedoch nicht in einer signifikant unterschiedlichen mechanischen Belastbarkeit des Defektbereichs niederschlägt. Wir schlussfolgern, dass die therapeutische Effektivität des Knochenmarks mit der Zeit zwar nachlässt (Mineralisierung), dies jedoch nicht zu signifikanten funktionellen Einbußen (Stabilität) führt. Somit ist die Lagerung des Knochenmarks im zeitlichen Rahmen der klinisch notwendigen Abläufe einer Zelltherapie möglich.