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Frakturheilung der Maus – die NF1flox/floxPrx1Cre Maus als Pseudarthrosemodell bei Neurofibromatose 1
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Autoren
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D. Toben
- Charité – Universitätsmedizin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie/Julius Wolff Institut, Berlin, Germany
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M. Metha
- Charité – Universitätsmedizin, Julius Wolff Institut, Berlin, Germany
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H. Schell
- Charité – Universitätsmedizin, Julius Wolff Institut, Berlin, Germany
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S. Mundlos
- Charité – Universitätsmedizin, Institut für medizinische Genetik, Berlin, Germany
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M. Kolanczyk
- Max Planck Institut für Molekulare Genetik, Berlin, Germany
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G. N. Duda
- Charité – Universitätsmedizin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie/Julius Wolff Institut, Berlin, Germany
| Veröffentlicht: | 15. Oktober 2009 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Neurofibromatose 1 (Morbus von Recklinghausen, NF1) ist eine häufige genetische Erkrankung mit einer Inzidenz von 1:3000. Bis zu 50% der Erkrankten zeigen Skelettaffektionen wie Verbiegungen der Tibia, die auch als diagnostisches Kriterium dienen. Die Knochenheilung bei NF1 ist problematisch und kann zur Entwicklung komplikationsträchtiger Pseudarthrosen führen.
Studien zur Frakturheilung von Nf1± heterozygoten Knock-out Tieren zeigten keine gestörte Heilung bei Frakturen im mittleren Drittel. Studien an humanen tibialen Pseudarthrosen bei NF1 konnten den Verlust der Heterozygotie (loss of heterozygosity, LOH) in nachweisen. Im Modelltier sind Studien zum LOH nur mit konditionalem Knock-out möglich, da Tiere mit unspezifischem Verlust des Allels nicht lebensfähig sind. Ziel des Vorhabens ist die Analyse der Frakturheilung und ihrer Störungen bei Neurofibromatose 1 mit LOH im NF1flox/floxPrx1Cre Knock-out Modell der Maus.
Methodik: Männliche 8–10 Wochen alte C57Bl6/N Mäuse (WT, N=32) und Knock-out Mäuse mit C57Bl6/N Background (KO, N=4) wurden in die Studie eingeschlossen. Eine femorale, transverse, middiaphysäre Fraktur wurde gesetzt und mit einem Marknagel versorgt. Zur µCT Analyse wurden nach 7, 10, 14 und 21 Tagen post operationem WT-Tieren (je N=8) und nach 21 Tagen KO-Tieren (N=4) beidseitig die Femora entnommen. Die µCT Analysen wurden mit einer Voxelgröße von 10 µm und einem Schwellenwert von 190 mgHA/ccm (Scanco in vivo CT 40). Die Bestimmung des Zielvolumens (VOI) erfolgte semiautomatisch. Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Mann-Whitney U Test (SPSS).
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Der Heilungsverlauf im Wildtyp zeigte ein ansteigendes Kallusvolumen (TV) von Tag 7 (8,9±1,8 mm3, Mittelwert ± Standardabweichung) über Tag 10 (18,5±3,2 mm3; p=0,001) zum Tag 14 (32,2±8,6 mm3; p=0,001). Zwischen Tag 14 und Tag 21 blieb das Volumen konstant (35±14,6 mm3; p=0,8). Das Knochenvolumen (BV, mm3) stieg über den gesamten Zeitraum an (Tag 7: 2,9±0,37; Tag 10: 4,5±0,7; Tag 14: 9,2±1,8; Tag 21: 12,9±5,6; p jeweils <0,05).
Das TV der Knock-out Tiere am Tag 21 war deutlich kleiner (11,3±3,7 mm3; p=0,007). Auch das BV lag deutlich unter dem des Wildtyps (4,9±1 mm3 p=0,007).
Der Heilungsverlauf der Wildtyp-Maus verlief im vorgelegten Model mit sekundärer Frakturheilung. Nach 21 Tagen zeigte sich ein knöchern konsolidierter Kallus. Die Frakturheilung im Knock-out Modell ist gestört. Kallusvolumen und Mineralisierung des Frakturkallus im Knock-out Tier war verringert. Dies kann pathophysiologisch durch das Fehlen des Ras-Inhibitors Neurofibromin (LOH) und Aktivierung des Ras-MAPK-Signalwegs erklärt werden.
