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Enzymhistochemische Analyse des zellulären Knochenmetabolismus an einem Schaf-Osteoporose-Großtiermodell
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Autoren
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Alina Stärk
- Labor für experimentelle Unfallchirurgie, Justus-Liebig-Universität Gießen, Gießen, Germany
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Wolfgang Böcker
- Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
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Thaqif El Khassawna
- Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
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Katrin Lips
- Universiätsklinik Gießen und Marburg GmbH, Standort Gießen, Labor für experimentelle Unfallchirurgie, Gießen, Germany
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Alexander Langheinrich
- Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Frankfurt am Main, Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Frankfurt, Germany
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Reinhard Schnettler
- Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
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Christian Heiß
- Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Standort: Giessen, Labor für Experimentelle Unfallchirurgie, Gießen, Germany
| Veröffentlicht: | 13. Oktober 2014 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Durch die zunehmende Alterung der Gesellschaft gewinnt die Osteoporose im Hinblick auf die Versorgung von unfallchirurgischen und orthopädischen Patienten immer mehr an Bedeutung.
Ziel dieser Studie war die Charakterisierung eines klinisch relevanten Schaf-Großtiermodells mit einem osteoporotischen Knochenstatus. Dieses standardisierte und reproduzierbare Modell ist die Grundlage für die Erforschung neuer biokompatiblen Knochenimplantaten.
Osteoblasten und Osteoklasten spielen im Knochenstoffwechsel bei der Entstehung einer Osteoporose eine entscheidende Rolle.
Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Osteoblasten- und Osteoklasten-Aktivität in einem Osteoporose-Großtiermodell mit unterschiedlicher Pathophysiologie.
Methodik: 31 weibliche Merinolandschafe im Durchschnittsalter von 5,5 Jahren wurden in vier Gruppen aufgeteilt. Gruppe 1 (n = 8, Kontrollgruppe), Gruppe 2 (n=7) erhielt eine bilaterale Ovarektomie (OVX), Gruppe 3 (n=8) zusätzliche zur OVX eine kalziumarme Diät und Gruppe 4 (n=8) erhielt OVX, Diät und zusätzlich eine Behandlung mit Kortikosteroid (Methylprednisolon: 2/Woche 500 mg i.m.).
Es wurden zu Beginn (0 Monate), nach 3 Monaten und 8 Monaten (Euthanasie) Proben aus den Beckenkämmen entnommen. Zum Zeitpunkt 8 Monate wurden darüber hinaus Analysen am Wirbelkörper L4 durchgeführt. Von jeder Probe wurde ein Paraffinschnitt enzymhistochemisch gefärbt (TRAP). Es erfolgte die enzymhistochemische Testung der Osteoblasten-Aktivität mittels Alkalischen Phosphatase (ALP). Desweiteren wurden Matrixproteine (bsp. Fibronektin, Carboanhydrase) analysiert.
Die Auswertung erfolgte mit Hilfe des Bildbearbeitungsprogramms ImageJ, indem die gesamte und die gefärbte Trabekeloberfläche gemessen und ins Verhältnis zueinander gesetzt wurde. Zusätzlich wurde die Anzahl der Osteoklasten ermittelt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Mittels unterschiedlicher Behandlungsmethoden konnte ein osteoporotischer Knochenstatus im Großtiermodell Schaf erzeugt werden. Deskriptiv zeigt vor allem die Gruppe 4 (OVX + Diät + Steroid) zum Zeitpunkt 3 und 8 Monate eine deutliche Abnahme der Trabekel-Anzahl. Gleichzeitig nahm der Anteil der TRAP-positiv gefärbten Oberfläche deutlich zu. Es wurde darüber hinaus ALP-Färbung zur Analyse der Osteoblasten-Aktivität durchgeführt. Desweiteren wurde eine histomorphometrische Analyse vorgenommen.Aufgrund unterschiedlicher Behandlungsmethoden konnte erfolgreich ein Schafmodell mit Osteoporose generiert werden. Die detaillierte Analyse der Osteoblasten- und Osteoklasten-Aktivität zeigte eine differentielle Bedeutung dieser knochenaufbauenden- und abbauenden Zellen.
